A lignocellulose-based neutral hydrogel electrolyte for high-voltage supercapacitors with overlong cyclic stability

电解质 离子液体 超级电容器 电化学 化学工程 电容 电导率 化学 材料科学 分析化学(期刊) 色谱法 电极 有机化学 工程类 物理化学 生物化学 催化作用
作者
Feng Qiu,Yun Huang,Gangguo He,Chen Luo,Xing Li,Mingshan Wang,Yuanpeng Wu
出处
期刊:Electrochimica Acta [Elsevier]
卷期号:363: 137241-137241 被引量:18
标识
DOI:10.1016/j.electacta.2020.137241
摘要

A lignocellulose biomass-based membrane (LC-FD) with ultra-high porosity of 95% and high electrolyte uptake of 1100 wt% is prepared by freeze-drying method to fabricate a Li2SO4-based neutral hydrogel electrolyte (LC-FD-Li2SO4). LC-FD-Li2SO4 has a high degree of gelation, exhibits an ionic conductivity similar to that of the liquid electrolyte, and maintains better electrochemical stability than liquid electrolyte at a high operating voltage of 1.8 V. The specific capacitance of LC-FD-Li2SO4-based SC at 1 A g-1 is 138.4 F g-1, higher than that of liquid electrolyte-based SC. This is due to the ultra-high porosity of LC-FD membrane not only for electrolyte storage provides enough space, and also provides more channels for ion transmission. More importantly, LC-FD-Li2SO4-based SC has the 88% retention after 10,000 cycles at a working voltage of 1.8 V, much higher than the 53% retention of liquid electrolyte-based SC. This is mainly due to the fact that LC-FD membrane inhibits the activity of water molecules in LC-FD-Li2SO4 through both physical and chemical effects. Moreover, LC-FD-Li2SO4-based SC can output a 16.08 Wh Kg-1 maximum energy density. These results indicate that LC-FD-Li2SO4 is a neutral hydrogel electrolyte that is suitable for preparing high-voltage aqueous SCs with high safety performance and environmental friendliness.
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