三元体系导电水凝胶

高强耐候 柔性供能

一种引入单宁改性MXene与氯化锌纤维素的聚丙烯酸水凝胶，通过多重网络设计同时实现了高拉伸强度、离子电导率和宽环境适应的稳定供能。

Yang, Wang · 姜炜坤 · Yu, Yang · 王超 · 赵大伟 · 吉兴香 · Yu, Liu · 杨桂花 · 陈嘉川 · Ni, Yonghao · Lyu, Gaojin

Energy Storage Materials 2024

具体参数

拉伸强度

{'zh': '1.9', 'en': '1.9'} MPa

断裂伸长率

{'zh': '620', 'en': '620'} %

离子电导率

{'zh': '38.4', 'en': '38.4'} mS·cm⁻¹

比容量

{'zh': '173.5', 'en': '173.5'} mAh·g⁻¹

能量密度

{'zh': '208.2', 'en': '208.2'} Wh·kg⁻¹

容量保持率

{'zh': '92.1', 'en': '92.1'} %

开路电压

{'zh': '0.77', 'en': '0.77'} V

开路电压

{'zh': '110', 'en': '110'} V

技术优势

强度与拉伸兼备

TA@MXene和ZnCl₂-纤维素形成多重网络，使水凝胶可承受1.9 MPa应力并拉伸至620%，满足柔性器件反复形变需求。

高离子电导保障功率

水凝胶内高效离子传输通道使其电导率达38.4 mS·cm⁻¹，减小内阻，满足超级电容器和电池的快充放要求。

极端环境照样工作

苹果酸提供稳定pH缓冲体系，与高浓度ZnCl₂共同提升抗冻/抗干能力，使器件在宽温域和苛刻环境下保持电化学性能。

应用场景

• 柔性储能器件：替代刚性电解液，直接裁切为柔性超级电容器或电池的固态电解质。
• 电子皮肤电源：高拉伸水凝胶贴合电子皮肤，为传感器阵列持续供电。
• 可拉伸纳米发电机：作为可拉伸电极，在100%形变下仍输出110 V开路电压。
• 微流控生物电源：离子导电网络收集微流道中生化反应电能。
• 柔性外骨骼能源：高强度水凝胶随动关节变形，为外骨骼轻量化供能。