双网络水凝胶电解质

−80 °C 高离子电导

通过引入Zn(BF₄)₂和明胶构建双网络结构，打破水分子氢键，实现了极低温下兼具高拉伸性和高离子电导的水凝胶电解质。

Jiahua, Deng · Weijie, Tang · Han, Dong · Zhanye, Xu · Zhang, Tian · Haitao, Huang · Genzhi, Sun · 张利莉 · Lai, Linfei

Journal of Power Sources 2025

具体参数

断裂伸长率

{'zh': '1193', 'en': '1193'} %

拉伸应力

{'zh': '88', 'en': '88'} kPa

离子电导率

{'zh': '0.26', 'en': '0.26'} S m⁻¹

-40 °C 电容保持率

{'zh': '73', 'en': '73'} %

-60 °C 电容保持率

{'zh': '68', 'en': '68'} %

-80 °C 电容保持率

{'zh': '61', 'en': '61'} %

技术优势

−80 °C 还能导电

Zn(BF₄)₂ 破坏水分子间氢键，阻止冰晶形成，使水凝胶在 −80 °C 仍保持高离子电导率。

拉伸性远超纯 PAM

明胶与 PAM 形成双网络，断裂伸长率达 1193%，比无明胶水凝胶高 1.67 倍，大幅提升柔韧性。

低温电容保持率高

用该电解质组装的超级电容器在 −80 °C 仍保有 61% 室温容量，远优于常规水凝胶在零下即失效的表现。

应用场景

• 柔性超级电容器：用作柔性超级电容器的电解质，在低温弯曲下仍保持高容量。
• 低温储能：解决水凝胶电解质在零下冻结失效的问题，实现 −80 °C 储能。
• 可穿戴电子：提供高拉伸性和低温导电性，适配穿戴设备在寒冷环境使用。
• 水凝胶电解质：作为双网络水凝胶电解质范例，打破低温导电与力学性能的权衡。
• 极端环境储能：在 −80 °C 极端低温下仍可高效储能，拓展设备应用场景。