聚合物水泥基储能复合材料

机械-电化学协同

一种通过聚合物互穿网络实现高效离子传输的水泥基复合材料，兼具结构承载与储能功能，可实现建筑储能一体化。

Muyang, Shi · Jihong, Han · Zhang, Dong

Cement and Concrete Composites 2026

具体参数

抗压强度

24.7 MPa

离子电导率

16.6 mS cm⁻¹

面积能量密度

45.1 μWh cm⁻²

体积能量密度

70.5 μWh cm⁻³

电容保持率

95.7 %

技术优势

离子传输不再受阻

互穿的聚合物网络为离子迁移提供连续通路，使复合材料在保持结构强度的同时获得高离子电导率。

循环4000次仍可用

组装的结构超级电容器在4000次循环后电容保持率仍有95.7%，长期使用衰减很小。

一边承重一边供电

即使承受外部载荷，器件仍保持稳定的电化学行为，可直接作为结构部件使用。

应用场景

• 建筑储能：将储能集成到墙体或结构件中，不额外占用空间，实现建筑自供能。
• 结构超级电容器：同时承担机械载荷和电化学储能，替代单一功能的超级电容器和结构件。
• 智能建筑材料：赋予建筑材料储能能力，使建筑具备能量感知与管理功能。
• 柔性储能器件：聚合物网络赋予复合材料柔韧性，可制备柔性储能器件用于异形表面。
• 多功能复合材料：在构件中同时实现结构承载与能量存储，减少材料与空间冗余。