离子液体(ILs)是一种纯熔盐,能够作为一种新的潜在电解质材料,其熔点通常低于100 °C。由于其独特的性质—高离子导电性、高化学和热稳定性、大的电化学窗口和低的蒸汽压,ILs引起了人们的极大关注。
近日,美国佐治亚理工学院Vladimir V. T sukruk报道了利用由纤维素纳米晶和超支化聚合物离子液体(PILs)组成的多相材料作为具有间断离子传导途径的IL的高机械强度支撑网络基质,开发出一种机械强度和离子导电性都得到显著提高的定形导电IL。
文章要点
1)研究发现,针状纳米晶与PIL的结合促进了多重氢键的形成和静电离子相互作用电容的形成,从而形成能够限制大量IL(95 wt%)而不失去其自维持形状的互连网络。由此得到的纳米多孔和坚固的IL具有优异的机械强度,具有高压缩弹性模量(≈5.6 MPa),可与坚韧的橡胶材料相媲美。令人惊讶的是,这些刚性材料保持了原始IL的高离子导电性(≈7.8 mS cm−1),这些IL分布在纳米晶体网络状的刚性框架内,并由其支撑。
2)一方面,与传统的固体电解质相比,这种稳定的材料具有更好的离子导电性;另一方面,与传统的流体电解质相比,这种稳定的材料具有较高的抗压性和形状持久性,便于操作。因此,这些离子凝胶材料在离子传输和类似固体的机械性能方面的协同增强使它们在可持续的无电极储能和收集基质方面具有广泛的应用前景。
参考文献
Hansol Lee, et al, Shape Persistent, Highly Conductive Ionogels from Ionic Liquids Reinforced with Cellulose Nanocrystal Network, Adv. Funct. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adfm.202103083
https://doi.org/10.1002/adfm.202103083