Highly flexible polypyrrole electrode with acanthosphere-like structures for energy storage and actuator applications

聚吡咯 超级电容器 电容 电极 电解质 储能 材料科学 功率密度 纳米技术 聚合 光电子学 复合材料 化学工程 化学 电化学 工程类 聚合物 物理 量子力学 物理化学 功率(物理)
作者
Lizhen Lan,Yimeng Li,Jianhua Zhu,Qian Zhang,Shasha Wang,Ze Zhang,Lu Wang,Jifu Mao
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier]
卷期号:455: 140675-140675 被引量:19
标识
DOI:10.1016/j.cej.2022.140675
摘要

Polypyrrole (PPy) is a promising electrode material for energy storage devices and soft ionic actuators owing to its high theoretical capacitance, excellent electrolyte tolerance, and easy low-cost synthesis. However, large-scale production of flexible and self-standing pristine PPy electrodes with hierarchical structures and high capacitance for practical applications remains challenging. Herein, we report a large-scale flexible PPy membrane (15 cm in diameter) with acanthosphere-like vesicle structures (PPy-V) formed via nonionic surfactant–assisted interfacial polymerization. The unique structure could offer the PPy-V electrode more electrochemical active sites for high electrolyte loading and enable fast ion/electron transfer, resulting in improved electrochemical performance. The PPy-V electrode showed a high specific capacitance of 1434.21 mF cm−2 at a current density of 1 mA cm−2, with a capacitance retention rate of 87.2 % after 5000 cycles. The symmetrical supercapacitor assembled using the PPy-V electrode exhibited an energy density of 35.34 μW h cm−2 at a power density of 0.12 μW cm−2, and the curved actuator showed a reversible deformation with a low power consumption per unit strain of 7.45 mW cm−2 %−1. These superior properties of the PPy-V electrode with the bioinspired hierarchical structure make it a promising candidate for flexible supercapacitors and soft ionic actuators.
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