低温水系ハイブリッドキャパシタ用ハイドロゲル電解質における接着性と耐凍結性の結合

固体状態の亜鉛イオンキャパシタは、安全性、機械的および熱的安定性の向上、及び積み重ねの容易さから、大規模エネルギー貯蔵の有望な候補として浮上しています。ハイドロゲル電解質は、環境に優しく、高い導電性、内在的な柔軟性のため、魅力的な固体状態の電解質です。しかし、現在のハイドロゲル電解質の電解質/電極界面の接触と耐凍結特性は、亜鉛イオンキャパシタの実用的な応用にはまだ課題があります。ここでは、高い界面接着性と耐凍結性能を兼ね備えたハイドロゲル電解質のクラスを報告します。強靭なハイドロゲルマトリックスと化学的アンカーの相乗効果により、ハイドロゲル電解質と電極の間に良好な接着界面が実現されます。同時に、ZnCl2とLiClのハイブリッド塩の協力的な溶媒和が、ハイドロゲル電解質に低温下で高いイオン導電率と機械的弾性を提供します。さらに重要なことに、このハイドロゲル電解質に基づくZn||カーボンナノチューブハイブリッドキャパシタは、低温キャパシタンス性能を示し、-60 °Cでの高エネルギー密度39 Wh kg-1を達成し、10,000サイクルの間に98.7%の容量保持を維持します。接着の良い電解質/電極界面と耐凍結ハイドロゲル電解質の利点により、Zn/Liハイブリッドキャパシタは、-60 °Cでも1000回の張力サイクルの下で動的変形を受け入れ、良好に機能することができます。この研究は、低温亜鉛イオンキャパシタの安定した操作を可能にする強力な戦略を提供します。