基于全聚氨酯的长寿命可拉伸锌离子电容器！

以下文章来源于高分子科学前沿 ，作者高分子科学前沿

在可用于柔性终端设备供电的不同选择中，可拉伸锌储能装置因其兼具高容量和安全性而大有可为。实现高性能可拉伸锌离子储能装置的主要挑战是将可拉伸的无枝晶锌负极和组件（集流体、电极、隔膜和封装）之间的充分结合。

近日，华东理工大学李春忠教授、王庚超教授团队基于一系列物理化学可调的自愈性聚氨酯，通过膨胀诱导褶皱法制备了弹性集流体，然后通过原位约束电沉积法制备了可拉伸的锌负极。该弹性集流体具有聚氨酯封装的纳米网络结构，并表现出几何和内在的可拉伸性。原位形成的可拉伸锌负极具有很高的电化学活性，并在Zn2+渗透性涂层的保护下表现出优异的循环寿命。此外，通过原位电纺和热压技术组装了全聚氨酯基可拉伸锌离子电容器。由于组件的高拉伸性和基质的相互融合，该集成装置表现出优异的可变形性和理想的电化学稳定性。总体而言，这项工作从三个方面为可拉伸锌离子储能装置提供了一个系统的构建计划：材料合成、组件制备和装置组装。

文章要点：

为实现高性能的可拉伸锌离子电容器（SZIC），这项工作系统地进行了自修复聚氨酯（SPU）基体的合成、可拉伸部件的制备和器件的集成组装：

（1）通过改变扩链剂的类型，合成了两种具有不同官能团的线性聚氨酯预聚物，然后用含有芳香族亚胺键的交联剂按一定比例固化这两种预聚物，形成了一系列具有可调电解质亲和性和机械性能的SPU基体；

（2）以SPU-0为基体层，SPU-5为导电填料涂层，通过"预膨胀--表面涂层--蒸发收缩--固化熔融"的策略，制备了弹性集流体。表面褶皱的宏观扩散-恢复和弹性包裹的导电网络的微观网状变形使这种集流体具有优异的电阻稳定性。此外，基体的高尺寸稳定性和自修复能力也赋予了该集流体独特的结构坚固性；

（3）基于SPU-5的离子渗透性和AgNW上的镀锌趋势，开发了一种原位约束沉积技术来构建具有三层同轴异质结构的wAgNW@Zn。由于离子通量的均匀化和对合金粉化的抑制，具有高电化学活性的wAgNW@Zn表现出良好的循环寿命。（4）通过原位电纺和热压，组装了一个完全基于聚氨酯的可拉伸锌离子电容器。由于组件的高拉伸性和基体的相互融合，该器件表现出优异的可变形性和理想的电化学稳定性。SZIC能够在各种变形（最高300%的拉伸）下运行，其能量密度高达39.86 mWh cm-3，在12000次充放电循环后保持95.1%的电容。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/adma.202303353

来源：高分子科学前沿

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