Highly Deformable, Conductive Double-Network Hydrogel Electrolytes for Durable and Flexible Supercapacitors

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作者
Shengqu Liu,Yuehui Zhong,Xiaoling Zhang,Menghan Pi,Xiaoyu Wang,Ruijie Zhu,Wei Cui,Rong Ran
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:14 (13): 15641-15652 被引量:23
标识
DOI:10.1021/acsami.2c00962
摘要

Developing flexible energy storage devices with the ability to retain capacitance under extreme deformation is promising but remains challenging. Here, we report the development of a durable supercapacitor with remarkable capacitance retention under mechanical deformation by utilizing a physical double-network (DN) hydrogel as an electrolyte. The first network is hydrophobically associating polyacrylamide cross-linked by nanoparticles, and the second network is Zn2+ cross-linked alginate. Through soaking such a DN hydrogel into a high concentration of ZnSO4 solution, a highly deformable electrolyte with good conductivity is fabricated, which also shows adhesion to diverse surfaces. Directly attaching the hydrogel electrolyte to two pieces of an active carbon cloth facilely produces a flexible supercapacitor with a high specific capacitance and theoretical energy density. Remarkable capacitance retention under tension, compression, and bending is observed for the supercapacitor, which can also maintain above 87% of the initial capacitance after 4000 charge-discharge cycles. This study provides a simple way to fabricate hydrogel electrolytes for deformable yet durable supercapacitors, which is expected to inspire the development of next-generation flexible energy storage devices.
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