(準)固態(QSS)電化學儲能裝置(EES)的增材制造凸顯了凝膠聚合物電解質(GPE)設計的重要性。通過打印在電極滲透網絡中創建結合良好的電極-GPE界面可以大規模生產具有增強電化學性能的定制EES,但事實證明這非常具有挑戰性。
在此,四川大學Chuanfang Zhang報道了一種多功能、通用且可擴展的方法,通過MXene在室溫下引發的自由基聚合(FRP)來設計可控、無縫的電極GPE界面。重要的是,MXene降低了過硫酸鹽引發劑的解離焓,并顯著縮短了SO4?·加速的誘導期,從而能夠在幾分鐘內完成FRP。
文章要點
1)形成的良好結合的電極-GPEs界面使電場和濃度場(即Zn2+)均勻化,從而抑制了枝晶的形成,這意味著鋅離子混合電容器(ZHCs)具有長期循環(50,000次)、高能量密度(105.5 Wh kg?1)和功率密度(9231 W kg?1),并且變形時具有出色的穩定性。
2)聚合物電解質流變行為的關鍵轉變(靜止狀態下為水性油墨,一旦被MXene觸發就會變成固體)完美地確保了電極和GPE的直接全打印,并且兩者之間具有良好結合的界面,為ZHC之外的全打印QSSEES開辟了巨大的可能性。
參考文獻
Wentao Zhang, et al, MXene Triggered Free Radical Polymerization in Minutes toward All-Printed Zn-Ion Hybrid Capacitors and Beyond, Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202413728
DOI: 10.1002/anie.202413728
https://doi.org/10.1002/anie.202413728