Deep Eutectic Solvent Gel Electrolytes Reinforced with Cellulose Nanofibers for High‐Performance Flexible Solid‐State Supercapacitors

材料科学 超级电容器 深共晶溶剂 纳米纤维 电解质 纤维素 共晶体系 准固态 固态 化学工程 复合材料 纳米技术 微观结构 电容 工程物理 电极 工程类 物理化学 化学 色素敏化染料
作者
Ling‐Hua Xu,Yutong He,Ying Xu,Shao-Chao Sun,Jing Liu,Jun Yang,Jia‐Long Wen,Tong‐Qi Yuan
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:35 (38) 被引量:35
标识
DOI:10.1002/adfm.202501263
摘要

Abstract Flexible solid‐state supercapacitors (SCs) are crucial for wearable electronics, offering high safety and outstanding cycling stability. However, conventional hydrogel electrolytes suffer from poor mechanical strength, weak electrode adhesion, low voltage windows, and instability under extreme conditions, limiting their applications. Herein, this study presents sustainable and eco‐friendly cellulose nanofibers (CNF)‐reinforced polyacrylic acid/deep eutectic solvents/CNF (PAA/DES/CNF) ion‐gel electrolytes with all‐round properties. The PAA/DES/CNF electrolyte exhibits exceptional ionic conductivity (45.5 mS cm −1 ), and a broad electrochemical stability window (0–1.6 V) over a wide temperature range (−20–60 °C). These enhanced properties are attributed to the dynamic ion transport pathways facilitated by the interactions between CNF, PAA, and DES. The abundant dynamic interaction sites on the CNF impart the ion‐gel electrolytes with superior mechanical strength, robust adhesion, and excellent self‐healing capabilities. Based on these characteristics, the assembled supercapacitor exhibits a high specific capacitance with 94.4 F g −1 at a current density of 1 A g −1 , and maintains over 93% capacity stability under mechanical deformation and extreme temperatures, alongside high capacitance retention (up to 90.1%) over 5000 cycles. This work provides valuable insights into the design and development of sustainable, environmentally adaptable, and highly flexible energy storage devices.
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