武汉理工刘金平/华科大李园园：新型水凝胶电解质助力高性能水系钠离子电容器构建

背景：随着可再生能源和电网储能等领域的发展，对高安全、低成本、长寿命储能技术的需求日益增长。水系钠离子混合电容器（ASIHCs）结合了水系电解液的安全性和超级电容器的高功率特性，但面临低温下电解液冻结导致离子电导率下降以及电容型正极材料容量低限制能量密度等瓶颈。研究目的：为解决上述问题，研究团队设计了一种新型两性离子水凝胶电解质（PASGE），并将其与高容量δ-MnO2正极和预钠化NaTi2(PO4)3/C负极耦合，旨在构建高性能、宽温域工作的柔性水系钠离子混合电容器。结论：基于PASGE组装的器件在-20°C至65°C的宽温区内稳定工作，实现了约60 Wh kg-1的高能量密度和优异的机械柔性。PASGE通过其磺酸根和季铵盐基团有效破坏水分子氢键网络、促进盐解离并构建快速钠离子传输通道，显著提升了器件的离子电导率和电化学性能。该研究为通过电解质工程与电极材料协同设计开发下一代水系储能系统提供了新思路。