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Design of highly stretchable deep eutectic solvent‐based ionic gel electrolyte with high ionic conductivity by the addition of zwitterion ion dissociators for flexible supercapacitor
Polymer Engineering and Science ( IF 3.2 ) Pub Date : 2020-10-23 , DOI: 10.1002/pen.25564 Ximan Bu 1 , Yongxin Ge 1 , Lei Wang 2 , Linlin Wu 1 , Xiaofeng Ma 2 , Duyou Lu 1
Polymer Engineering and Science ( IF 3.2 ) Pub Date : 2020-10-23 , DOI: 10.1002/pen.25564 Ximan Bu 1 , Yongxin Ge 1 , Lei Wang 2 , Linlin Wu 1 , Xiaofeng Ma 2 , Duyou Lu 1
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Nonvolatile deep eutectic solvent (DES) electrolytes with good electrochemical stability have recently emerged as promising electrolytes for energy storage devices. In this report, for the first time a polymerized zwitterionic molecule was introduced and a series of hybrid cross‐linked zwitterion‐containing copolymer DES gels are synthesized via UV initiated free‐radical copolymerization of acrylic acid (AA), sulfobetaine vinylimidazole (VIPS) and poly(ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) monomers, in situ within DES, which is prepared from 1:2 M ratio of choline chloride and ethylene glycol. Systematically varying the AA:VIPS molar ratio and copolymer contents within the copolymer network enables one to widely tune the mechanical properties and ionic conductivity of the poly(AA‐co‐VIPS) DES gels. The tensile strength of P(AA‐co‐VIPS) DES gels significantly increased from 28 kPa to 176 kPa with fracture strain from 720% to 1370%, while the ionic conductivity of copolymer DES gels remains high from 2.7 to 4.1 mS cm−1 with the increase of copolymer content from 25 wt % to 45 wt%. A copolymer DES gel not only enables a supercapacitor deliver high capacitance of 71.52 F g−1 at 0.5 A g−1, and retains ∼97% of its capacitance after 2000 cycles, but also achieves outstanding capacitive performance over wide temperature range.
中文翻译：
通过添加两性离子离解剂来设计用于柔性超级电容器的具有高离子导电性的高拉伸深共熔溶剂型离子凝胶电解质
具有良好的电化学稳定性的非挥发性深共晶溶剂（DES）电解质最近已成为有前途的储能设备电解质。在本报告中，首次引入了聚合的两性离子分子，并通过紫外线引发的丙烯酸（AA），磺基甜菜碱乙烯基咪唑（VIPS）和自由基引发的共聚反应，合成了一系列含两性交联杂化交联共聚物的凝胶。聚（乙二醇）二丙烯酸酯（PEGDA）单体，在DES中原位制备，它是由氯化胆碱和乙二醇的1：2 M比例制备的。系统地改变共聚物网络中AA：VIPS的摩尔比和共聚物含量可以使人们广泛地调节聚（AA- co‐VIPS）DES凝胶。P（AA- co- VIPS）DES凝胶的抗张强度从28 kPa显着增加到176 kPa，断裂应变从720％增至1370％，而共聚物DES凝胶的离子电导率则从2.7到4.1 mS cm -1仍然很高共聚物含量从25 wt％增加到45 wt％。共聚物DES凝胶不仅可以使超级电容器在0.5 A g -1下提供71.52 F g -1的高电容，并在2000次循环后保留约97％的电容，而且还可以在宽温度范围内实现出色的电容性能。
更新日期：2020-10-23
中文翻译：
通过添加两性离子离解剂来设计用于柔性超级电容器的具有高离子导电性的高拉伸深共熔溶剂型离子凝胶电解质
具有良好的电化学稳定性的非挥发性深共晶溶剂（DES）电解质最近已成为有前途的储能设备电解质。在本报告中，首次引入了聚合的两性离子分子，并通过紫外线引发的丙烯酸（AA），磺基甜菜碱乙烯基咪唑（VIPS）和自由基引发的共聚反应，合成了一系列含两性交联杂化交联共聚物的凝胶。聚（乙二醇）二丙烯酸酯（PEGDA）单体，在DES中原位制备，它是由氯化胆碱和乙二醇的1：2 M比例制备的。系统地改变共聚物网络中AA：VIPS的摩尔比和共聚物含量可以使人们广泛地调节聚（AA- co‐VIPS）DES凝胶。P（AA- co- VIPS）DES凝胶的抗张强度从28 kPa显着增加到176 kPa，断裂应变从720％增至1370％，而共聚物DES凝胶的离子电导率则从2.7到4.1 mS cm -1仍然很高共聚物含量从25 wt％增加到45 wt％。共聚物DES凝胶不仅可以使超级电容器在0.5 A g -1下提供71.52 F g -1的高电容，并在2000次循环后保留约97％的电容，而且还可以在宽温度范围内实现出色的电容性能。
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