大豆蛋白-聚丙烯酰胺/復合鹽抗凍凝膠電解質的制備及其應用

楊福生, 李雨羲, 王定坤, 詹 洵, 南靜婭, 王春鵬*

(1.中國林業科學研究院 林產化學工業研究所;江蘇省生物質能源與材料重點實驗室;國家林業和草原局林產化學工程重點實驗室;林木生物質低碳高效利用國家工程研究中心,江蘇 南京 210042;2.南京林業大學 江蘇省林業資源高效加工利用協同創新中心,江蘇 南京 210037)

近年來,可充電的電池、電容器廣泛應用于電能儲存領域,促進了經濟和社會的可持續發展。隨著儲能需求的不斷飆升和越來越多的應用場景的出現,儲能設備需要在極端天氣下工作,然而幾乎所有類型的電池、電容器在低溫環境下的工作效率都會驟減,如使用壽命、容量和倍率性能等[1-3]。因此,延長儲能設備的低溫使用壽命對于其應用發展具有重要意義。水系混合電容器結合了基于擴散控制法拉第反應的電池和基于離子快速吸附脫附的雙電層電容器的各自優勢,擁有較高的能量密度、優異的功率密度和循環使用壽命[4-5]。但是,水在低溫下容易凍結,制約了水系電解質及其儲能器件的發展[6-8]。目前,對于水系電解質的抗凍研究主要有兩大方向:其一,加入各種電解質鹽,在水中形成離子鍵和溶劑化結構,破壞水分子間的氫鍵,降低水的冰點;其二,加入有機溶劑,使其與水共混,利用有機分子與水分子之間相互作用來降低冰點,從而提高水系電解質的抗凍性能[9-11]。然而,電解質鹽的引入會導致電解質黏度增大,過多的添加反而會阻礙電解質中的離子傳導,影響低溫下儲能設備的電化學性能;有機物的引入首先就打破了水系電解質綠色安全的優勢,不僅要面臨成本的增加,還將面臨有機物泄露帶來的風險[12]。……