中國林科院林化所在固態(tài)儲能器件用生物基膠黏劑領域取得重要進展

　　固態(tài)鋅離子電容器因鋅資源豐富、氧化還原電位低、與水相容性高等優(yōu)勢而成為當前規(guī)模儲能技術的發(fā)展焦點。但存在因固態(tài)電解質(zhì)與電極之間的界面接觸差導致器件的界面阻抗大、機械穩(wěn)定性弱等缺陷，從而限制了其大規(guī)模生產(chǎn)應用。

　　中國林科院林化所儲富祥研究團隊和蔣劍春院士團隊，從聚合物基體結構和化學錨定與膠黏劑內(nèi)聚力和界面作用力的構效關系出發(fā)，采用大豆蛋白乳化分散、有機-無機復合、原位共聚等技術，設計和開發(fā)了具有強粘接性能的導電生物基膠黏劑，實現(xiàn)了固態(tài)電解質(zhì)對無孔鋅金屬電極、多孔碳電極的強粘接。通過耦合導電膠黏劑的粘接和抗凍特性，構建的Zn||CNTs混合電容器表現(xiàn)出優(yōu)異的低溫電化學性能，在−60℃下輸出39 Wh kg-1的高能量密度和長周期循環(huán)性能(10,000次充/放電循環(huán)后平均庫侖效率為98.4%，容量保持率為98.7%)。在25~−60°C溫度范圍內(nèi)，混合電容器能夠承受各種機械形變，并在經(jīng)歷20%和30%的拉伸循環(huán)過程中保持穩(wěn)定運行。本研究成果為解決固態(tài)電解質(zhì)在電極界面上的挑戰(zhàn)提供有效途徑和方法，助推功能型生物基膠黏劑和耐低溫高性能固態(tài)儲能器件的開發(fā)。

　　上述研究成果以“Coupling of Adhesion and Anti?Freezing Properties in Hydrogel Electrolytes for Low?Temperature Aqueous?Based Hybrid Capacitors”為題在線發(fā)表于國際材料科學頂級期刊《Nano-Micro Letters》(一區(qū)Top期刊，IF=26.6)。林化所南靜婭副研究員為論文第一作者，孫月博士研究生為論文共同第一作者。本研究得到江蘇省青年基金(BK20220213)和江蘇省生物質(zhì)能源與材料重點實驗室基金(JSBEM-S-202210、JSBEM-S-202102)的共同資助。(南靜婭)

　　來源：中國林科院