New Advances in Proton Conducting Polymer Electrolytes and their Applications in Ultrahigh Rate Solid Electrochemical Capacitors
Notice bibliographique
Résumé
Keryn Lian - Associate Professor at the Department of Materials Science and Engineering, University of Toronto. \n \nRate and power capabilities are key characteristics of electrochemical capacitors (EC). The ultra-high rate capabilities of up to 200 V/s charge/discharge rate as reported by Pech et al.[1] and 120 Hz filtering as reported by Miller et al. [2] have further broadened their application area in electronics. Both reports attributed the achieved ultrahigh rates to novel electrode materials such as onion-like nanocarbon (OLC) and graphene, while relying on conventional liquid electrolytes. We believe that solid-polymer electrolytes can contribute to high rate energy storage devices and have demonstrated solid EC devices with very promising results. In addition to improving device energy density and power density by reducing packaging, solid-polymer electrolytes acting as separator and ionic conductor can also enable thin, flexible, and light form factors and can provide better environmental safety and stability compared to their liquid counterparts. \n \nSolid-polymer electrolytes comprised of silicotungstic acid (SiWA) in a polyvinyl alcohol (PVA) matrix were developed for ECs. Addition of phosphoric acid has further enhanced the ionic conductivity of SiWA-PVA electrolytes. The proton conductivity of the phosphoric acid modified electrolyte reached >0.02 S/cm with very good stability. Both SiWA-PVA and H3PO4-modified SiWA-PVA electrolytes conducted protons via a hopping mechanism. All-solid ECs utilizing our polymer electrolytes with double layer or pseudocapacitive electrodes have demonstrated ultra-high rate performance. While the solid EC with planer stainless steel electrodes reached 5000 V/s, solid ECs with graphite and pseudocapacitive MoN were able to charge and discharge up to 100 V/s in cyclic voltammetry. These are, to our knowledge, the fastest ever been reported. Thermal and structural characterizations revealed that several measures, such as additives or polymer cross-linking, can further enhance the proton conductivity and stability. For example, the addition of phosphoric acid enhanced the thermal stability of the polymer electrolyte and promoted the retention of crystallized water without altering the bonding structure of the original SiWA-PVA network.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,005 | 0,002 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».