北理工李腊＆沈国震 CarbonEnergy：质子导电水凝胶电解质与无粘结剂的MXene电极紧密接触，助力高性能热充电超级电容器

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论文信息

论文标题：Proton conducting hydrogel electrolytes with tight contact to binder-free MXene electrodes for high-performance thermally chargeable supercapacitor

文章研究方向：超级电容器— —热充电超级电容器

论文网址：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cey2.562

DOI: 10.1002/cey2.562

论文背景

随着可穿戴式和便捷式电子设备的快速发展，可穿戴的能量收集及存储设备受到广泛关注。热充电超级电容器(TCSC)可以将热能转化为电能并实现能量存储。通过将其贴敷在人体皮肤表面，可以依靠人体皮肤温度与外界环境温度之间的温差产生热电压。TCSC的开发被认为是热能收集和存储领域最令人振奋的新发展之一。

研究亮点

1. 引入两性离子化合物参与单体聚合反应，获得具有高电导率和热电优质值的水凝胶电解质。

2. 使用Ti₃C₂T_x MXene@PPy薄膜作为电极，水凝胶作为电解质，组装的热充电超级电容器具有增强的热电性能。

3. 组装的TCSC与Ti₃C₂T_x MXene/PVA压力传感器串联，形成的自供电集成系统可用来实现运动/健康监测，以及手写/识别系统。

成果介绍

北京理工大学柔性电子器件与智造研究所李腊副教授和沈国震教授等人通过在三元共聚质子导电水凝胶的两端贴附无粘结剂的Ti3C2Tx MXene@PPy电极，获得了一种高性能的热电与光热电无差别双向输出的热充电超级电容器（TCSC），驱动应力传感器实现实时、精准人体运动与健康监测。文章以“Proton conducting hydrogel electrolytes with tight contact to binder-free MXene electrodes for high-performance thermally chargeable supercapacitor”为题发表在Carbon Energy上。

图文解析

论文小结

本研究成功合成了一种高力学和热电性能的两性离子掺杂的质子导电水凝胶电解质，与自支撑Ti₃C₂T_x MXene@PPy薄膜共同组装成热充电超级电容器，面向不同的时间场景和环境变化，实现了热电和光热电行为的无差别双向输出。基于该TCSC组装的自供电传感集成系统实现了实时的生理健康监测，运动监测以及手写/识别功能。该工作为穿戴式和便捷式电子设备的能源供应提供了绿色和可持续发展的支持。

期刊简介

Carbon Energy（《碳能源（英文）》）由温州大学和Wiley携手创办，聚焦清洁能源、光电催化、新型碳制造、碳减排等领域，旨在成为国内外优秀科研成果展示的高端平台、国家重大科研战略的助推器和广大科研工作者喜爱阅读的科研工具，立志成为未来“碳时代”高影响力的学术旗舰期刊。

Carbon Energy 2019年创刊，同年入选中国科技期刊卓越行动计划“高起点新刊”，连续两年获“中国最具国际影响力学术期刊”称号，连续三年入选科技期刊世界影响力指数（WJCI）报告，2022和2023年入选中科院材料科学一区TOP 期刊，相继被DOAJ、CAS、ESCI、Scopus、SCIE、INSPEC、CSCD等收录，2023年获得第二个影响因子20.5。

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