A Transient Supercapacitor with a Water-Dissolvable Ionic Gel for Sustainable Electronics

超级电容器 离子液体 材料科学 化学工程 电解质 分离器(采油) 离子键合 复合数 溶解 电容 纳米技术 电极 复合材料 离子 有机化学 催化作用 化学 热力学 物理 工程类 物理化学
作者
Shunsuke Yamada
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:14 (23): 26595-26603 被引量:34
标识
DOI:10.1021/acsami.2c00915
摘要

We develop an environmentally benign supercapacitor, which decomposes by contact with water, incorporating an ionic liquid, carbon powder, a cellulose separator, and a molybdenum electrode. The ionic liquid is dispersed into a water-dissolvable polymer, poly(vinyl alcohol), to produce a solid electrolyte, so-called ionic gel. A carbon composite mixed with the ionic liquid maintains a gel form. The ionic gel and the carbon composite enable an all-solid-state supercapacitor, which can be charged at a voltage of 1.5 V. The supercapacitor shows areal and volumetric capacitances of 65 mF/cm2 and 2.2 F/cm3, respectively. A cycle test reveals that capacitance retention and Coulombic efficiency are 77 and 90%, respectively. As for the dissolution test, the ionic gel and carbon composite dissolves in phosphate buffer solution in 18 days, and the Mo electrode is able to fully dissolve in 500–588 days. Potential applications of the environmentally benign supercapacitor include smart agriculture by monitoring of soil and disaster prevention by a wireless sensor network without the need for retrieval of devices after use.
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