柔储领航—基于超级电容器的柔性可穿戴储能装置

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 作品设计: 随着材料科学、电子科技的迅速发展,柔性可穿戴设备正逐渐进入人们的生活,其轻质、灵活柔韧、智能高效等特点将对未来的穿戴带来变革型的发展。但储能装置却成为了柔性电子设备的发展瓶颈,目前市场上存在的大都为固体或液体储能装置,但是随着人们对柔性电子设备需求的不断增长,如何解决传统储能装置储能低、不环保、柔性差等问题,成为了发展新型储能设备的重中之重。 为有效解决上述问题,推进柔性储能在人机交互、状态检测、医疗保健等领域的广泛应用,团队从实际问题出发,利用全物理交联法,通过自交联单体丙烯酰胺(HEA)和聚乙烯醇溶液(PVA)之间的氢键聚合,制备得到了一种增强的全物理交联超分子电解质——聚乙烯醇/聚N-羟乙基丙烯酰胺水凝胶电解质(PVA/PHEA)。并利用原位聚合法,在水凝胶两面原位聚合导电聚合物聚苯胺(PANI),制备得到了一体式结构、高拉伸性能、高离子电导率、安全环保的PVA/PHEA HGE柔性超级电容器,旨在推动柔性储能在可穿戴电子设备市场上的创新性和适应性发展。  发明目的: 2021年7月,国家发展改革委发布《关于加快推动新型储能发展的指导意见》,意见指出,未来五年将实现新型储能从商业化初期向规模化转变,2030年实现新型储能全面市场化发展。 目前传统的液态和固态储能装置因存在柔韧性差、不安全环保、电化学性能不稳定等缺点已逐渐无法满足人们的日常生活需求。放眼全球,虽然新型电子储能设备的研发颇有成效,但其在电极材料价格、安全性、柔韧性、自修复性等方面仍有问题亟待解决,无法全面地推进新型柔性储能装置在诸多领域的实用价值和需要。因此,设计一种新型的可拉伸、安全环保、性能优越的柔性储能设备成为迫切所需。  基本思路: 团队以储能大、寿命长的超级电容器为研究方向,以绿色化工产品聚乙烯醇(PVA)为原材料,设计的制备反应过程安全环保,并通过全物理交联的创新制备方法—聚乙烯醇和聚N-羟乙基丙烯酰胺(PHEA)分子链间氢键聚合的强物理作用,使反应产物呈现凝胶态,具有耐冲击、自修复的特性。在凝胶两面原位聚合导电聚合物聚苯胺(PANI)后,制备得到的柔性超级电容器具有稳定的一体式结构、较强的机械性能和优越的自修复性能。