《AM》兰州大学唐瑜/化物所阎兴斌：聚离子液体电解质构建离子二极管

摘要

新兴的超级电容器二极管 (CAPode) 将二极管的特性集成到双电层电容器中，可用于将传统超级电容器扩展到新技术应用，并可能在电网稳定、信号传播和逻辑运算。然而，报道的 CAPodes 只能实现正偏置方向的电荷存储。

最近 ， 兰州大学 唐瑜教授 ，中国科学院兰州化学物理研究所 阎兴斌研究员 团队 提出了 通过使用基于聚阳离子的离子液体 (IL) 或基于聚阴离子的IL作为电解质在不对称碳基超级电容器架构中实现的偏置方向可调 CAPode 。由此产生的 CAPode 仅在正偏置或负偏置方向表现出电荷存储功能，具有高整流比（整流比 II、RRII 约为 80%）和出色的循环寿命 （ 4500 次循环），代表了设计的关键突破 高性能电容离子二极管。 相关成果论文以题为 Construction of Supercapacitor-Based Ionic Diodes with Adjustable Bias Directions by Using Poly(ionic liquid) Electrolytes 发表在《 A dvanced Materials 》上。

主图导读

两种聚离子液体的合成与表征

CAPode 的工作机制和可用性分析

CAPode 的电化学和“二极管”性能

总结

通过合成基于聚阳离子和聚阴离子的 IL，开发了一种新的离子调节策略来构建偏置方向可调的 CAPode。聚（离子液体）表现出大尺寸聚合离子和小尺寸反离子，具有弱范德华相互作用，并且可以自发溶解在有机溶剂中。使用基于聚（离子液体）的电解质，N- CAPode 和 P-CAPode 构建成功。得益于聚合物离子的阻隔作用，所构建的装置只允许反离子自由进入YP-50F碳孔，导致离子仅存储在一个电位方向，从而使正向和反向电流的存在。这种非常规的离子存储行为确保了 N-CAPode 和 P-CAPode 表现出高整流率（RRII ≈80%）和高倍率整流性能（整流率保持率在 100 mV 时高达 90% s^-1)。而且，纯物理的离子转移机制可以保证长期的整流效果（4500次循环后性能没有明显下降）。因此， 该 研究为设计高性能 CAPode 开辟了一条新途径，本文所呈现的结果可能会扩展超级电容器的应用领域，促进离子二极管的发展。

参考文献 ：

doi.org/10.1002/adma.202100887

版权声明： 「 高分子材料科学 」旨在分享学习交流高分子聚合物材料学等领域的研究进展。编辑水平有限 ， 上述仅代表个人观点。投稿，荐稿或合作请后台联系编辑。感谢各位关注！