3月19日，我院侯朝霞教授、辽宁省微纳材料研究与开发重点实验室研究团队的最新研究成果“3D hierarchical porous hydrogel polymer electrolytes for flexible quasi-solid-state supercapacitors”在国际著名学术期刊《Chemical Engineering Journal》在线发布。

《Chemical Engineering Journal》（简称CEJ），创刊于1996年，是Elsevier旗下全球工程技术与化学化工领域最具影响力的顶级刊物之一，影响因子为13.4，2025年中国科学院最新分区为材料科学大类一区Top期刊。

论文简介

目前，商业化的超级电容器多采用有机液态电解质，成本高，且存在泄漏风险。水凝胶聚合物电解质（GPEs）是开发高效、安全、稳定的储能装置的一种极具应用前景的解决方案。然而，GPEs存在离子电导率低、力学性能差和极端温度下性能欠佳等瓶颈问题。基于此，本文通过化学/物理交联结合电解液活化，成功合成出具有独特三维连通多级孔结构的GPEs，实现超高离子电导率、宽温域、柔性准固态超级电容器超长循环（图1）。以APS为自由基聚合引发剂，MBAA为交联剂，构建化学交联的两性离子聚合物[P(AM-co-SBMA)]初级多孔骨架。PA、PVA、CS和[P(AM-co-SBMA)]之间通过丰富物理交联建立次级多孔网络。SBMA中的带电官能团和共聚物链中的极性官能团通过静电作用构筑电解液离子的高速传输通道。GPEs实现48.8 mS/cm的超高离子电导率、894%的拉伸应变和2.9 MPa的抗拉强度。超高的离子电导率归因于两性离子的静电作用，多级互连孔道也促进了离子的扩散迁移。优异的柔韧性得益于丰富的物理交联网络。以商业活性炭为电极活性材料，分别组装对称扣式和袋式超级电容器，验证其替代商用隔膜和有机液态电解质的可行性。研究结果表明，扣式超级电容器在1.5 A/g的电流密度下展现出157.4 F/g的比电容，在室温下经40,000次充放电循环后比电容仍保持100%，在零下18℃至50℃的宽温度范围内呈现优异的循环稳定性。更值得一提的是，袋式超级电容器在经受100次180°弯折和汽车反复碾压后，在2 A/g的电流密度下，充放电循环100,000次后仍能保持99%的容量。该研究为高性能GPEs的设计和优化提供了新的思路，验证了其替代商用隔膜和有机电解液的可行性，同时也将促进轻量化和柔性准固态储能器件的发展。

图1.水凝胶聚合物电解质合成、形貌及性能

论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894725025896

作者简介：

侯朝霞，沈阳大学机械工程学院教师，博士，三级教授，博士生导师。辽宁省“百千万人才工程”百层次人才，宝钢优秀教师，沈阳市领军人才。佐治亚理工学院访问学者。第十九届沈阳市大东区人大代表。辽宁省微纳材料研究与开发重点实验室主任，沈阳市能源存储转换材料与器件协同创新重点实验室主任。

主持国家自然科学基金面上项目1项，辽宁省优秀人才支持计划1项，辽宁省“百千万人才工程”资助项目1项，沈阳市高层次人才创新项目1项，辽宁省自然科学基金1项，辽宁省高校科研计划1项，沈阳市科技计划1项；发表SCI收录论文20余篇；授权发明专利15项；出版专著1部；获辽宁省科技进步三等奖1项；辽宁省自然科学学术成果一、二、三等奖各1项，沈阳市自然科学学术成果二、三等奖各1项。培育35名硕士研究生，有3名学生获得国家奖学金，8人成功考取985高校并取得博士学位，3人获得沈阳大学优秀硕士学位论文奖。指导研究生参加国家和省级大赛并获二、三等奖各1项。指导本科生创新创业大赛获省级立项2项。

王颢然，沈阳大学材料科学与工程专业22级硕士研究生，研究方向为水系锌离子电池凝胶聚合物电解质、锰氧化物正极材料以及宽温域柔性准固态超级电容器。曾获2024年度研究生国家奖学金。硕士期间参与横向课题2项，累计发表学术论文4篇，其中SCI检索论文3篇，CSCD检索论文1篇。参加第十届机械制造技术与工程材料国际会议以及全国第九届储能工程大会，并作学术报告《水系储能器件高离子电导率凝胶电解质的研究》。

一审：高佳乐

二审：张天瑞

三 审：王 霞