基于具有最高临界溶解温度的超分子聚合物水凝胶的高强度自修复超级电容器
应用物理
2024-07-22 v1 材料科学
摘要
本文报道了一种掺杂活性聚吡咯纳米管（acPPyNTs）的聚（N-丙烯酰甘氨酰胺-co-乙烯基三唑）p(NAGA-co-VTZ)超分子聚合物水凝胶，用作超级电容器的高强度自修复材料。首先，通过N-丙烯酰甘氨酰胺和1-乙烯基-1,2,4-三唑的光聚合，在不添加任何交联剂的情况下合成了p(NAGA-co-VTZ)水凝胶薄膜。扫描电子显微镜和力学测试表明，初始单体浓度强烈影响水凝胶的微观结构和最终的力学性能。该水凝胶在高于最高临界溶解温度的温度下通过氢键作用展现出自修复能力，并具有优异的力学性能（0.9 MPa）、高拉伸性（1300%）和耐切割性。其次，制备了碳化并经乙醇/KOH活化的聚吡咯纳米管（acPPyNTs），作为电化学双电层电容器（EDLC）的活性材料。组装了采用p(NAGA-co-VTZ)水凝胶、acPPyNTs和3M KCl水溶液的对称型自修复超级电容器。循环伏安法和恒电流充放电测试表明，所制备的器件在0.2 A g⁻¹的电流密度下具有282.62 F g⁻¹的比电容，在10 mV s⁻¹的扫描速率下具有316.86 mF cm⁻²的高面积电容。该超级电容器在宽电压窗口（0-1.2 V）下运行，并具有优异的循环性能，10000次循环后电容保持率为97%，自修复后电容保持率为94%。总体而言，所制备的自修复超级电容器作为高性能储能器件展现出巨大潜力。
引用
@article{arxiv.2407.14354,
title = {High strength self-healable supercapacitor based on supramolecular polymer hydrogel with upper critical solubility temperature},
author = {Roman Elashnikov and Olena Khrystonko and Tereza Jilková and Silvie Rimpelová and Zdenka Kolská and Václav Švorčík and Oleksiy Lyutakov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.14354},
year = {2024}
}
备注
17 pages, 5 figures, 1 table