抗冻大豆蛋白基凝胶电解质的制备及应用

作者：杨福生; 王定坤; 王发鹏; 刘美红; 南静娅; 王春鹏^*

来源：林产化学与工业, 2023, 43(02): 36-42.

• 凝胶电解质
• 抗冻性能
• 压缩回弹
• 耐疲劳强度
• 电容保持率

以大豆蛋白(SPI)、丙烯酰胺(AAm)和ZnCl2为原料，热引发聚合制备了一种具备抗冻特性的大豆蛋白基凝胶电解质材料，探究了温度对材料离子电导率和力学性能的影响，并分析了其作用机制。研究结果表明：该凝胶电解质具有优异的抗冻性能，其中ZnCl2的引入形成了大量Zn2+的溶剂化结构，破坏了水分子间的氢键，降低了凝胶电解质的凝固点；凝胶基体和盐离子的协同作用赋予了凝胶电解质高压缩回弹性和耐疲劳强度。对凝胶电解质的低温离子电导率分析表明：ZnCl2≥5 mol/kg,凝胶电解质在-30℃的低温下离子电导率仍有3.65×10-3 S/cm。对凝胶电解质的低温力学性能分析发现：凝胶电解质在-30℃下经历应变为80%的100次压缩循环后仍能保持结构完整，应力保持率>85%,塑性变形率为15%。同时，利用凝胶电解质组装的电化学电容器表现出良好的耐低温性能，电流密度5 A/g下，器件在-30℃下仍能够正常工作，其电容保持率达83.2%,在-30℃下经历10 000次循环充放电电容保持率达92%。

• 单位
  杭州钢铁集团有限公司; 中国林业科学研究院林产化学工业研究所; 南京林业大学; 江苏省生物质能源与材料重点实验室