兰州理工大学研究生，兰州理工大学研究生院
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聚合物水凝胶电解质因其高离子导电性和良好的机械性能，是柔性水性超级电容器的理想电解质。然而，水凝胶电解质缺乏可再生能力且环境稳定性差，这些因素极大地限制了其在恶劣环境下的可持续应用。因此，我们以羧化壳聚糖作为基质材料，丙烯酰胺作为单体，甘油作为保湿剂，通过自由基聚合开发了具有高离子传导性和环境稳定性的可再生水凝胶电解质膜。其中甘油和水分子之间氢键的协同效应和天然多糖的溶胶-凝胶转变有效地为水凝胶提供了环境稳定性和可再生能力。该策略制备的水凝胶电解质膜，离子电导率为0.0259 S cm-1，保水率为55 %。基于这种水凝胶电解质的超级电容器可以在-11 ℃至70 ℃的宽温度范围内正常使用，可再生且性能优异稳定。以上最新研究成果以“Fast-Charging Cathode Materials for Lithium & Sodium Ion Batteries”为题发表在Journal of Power Sources上。。兰州理工大学材料学院/有色金属先进加工与再利用国家重点实验室冉奋教授为通讯作者，王相雅博士和硕士生张倩倩为本文共同第一作者。
图文简介
图1 CCS/PAM水凝胶电解质膜的制备示意图。
文章要点1：以羧化壳聚糖作为基质材料，丙烯酰胺作为单体，甘油作为保湿剂，通过自由基聚合开发了具有高离子传导性和环境稳定性的可再生水凝胶电解质膜，用于柔性水系超级电容器。
图2基于CCS/PAM水凝胶电解质膜的宽温度范围操作的固态超级电容器的电化学性能：a）固态超级电容在宽温度范围（-11°C至70°C）下正常工作的示意图，b）20 mV s-1下的CV曲线，C）0.5 A g-1下的GCD曲线，d）Nyquist曲线，e）离子电导率，以及f）在不同工作温度下器件的比电容。
文章要点2：基于甘油和水分子之间形成的氢键的协同效应，由CCS/PAM水凝胶电解质膜组装的超级电容器在宽温度范围 （-11°C至70°C）下表现出优异的离子电导率和电化学性能。
图3基于原始和再生CCS/PAM水凝胶电解质膜的固态超级电容器的电化学性能比较：a）20 mV s-1下的CV曲线，b）0.5 A g-1下的GCD曲线，c）EIS曲线，d）不同电流密度下的比电容，e）Ragone图；以及基于再生CCS/PAM水凝胶电解质膜的超级电容器的电化学性能：f）CV曲线，g）不同电位窗下20 mV s-1下的CV曲线，h）GCD曲线，以及i）不同电位窗口下0.5 A g-1下的GCD曲线。
文章要点3：基于天然多糖的溶胶-凝胶转变，CCS/PAM水凝胶电解质膜具有优异的可再生能力，由其所组装的超级电容器进行再生后依旧表现出优异的电化学性能。
论文信息
冉奋教授/博导甘肃省飞天学者2022科睿唯安”高被引学者“
一、个人简介：
沈阳化工大学高分子复合材料本科毕业，分别于北京化工大学材料科学与工程学院（化工资源有效利用国家重点实验室）、四川大学高分子科学与工程学院（高分子材料工程国家重点实验室）获得工学硕士、工学博士学位。新加坡国立大学访问研究员、美国加州大学圣克鲁斯分校访问学者，美国加州大学圣芭芭拉分校学习双语教育教学法。担任中国生物材料学会血液净化材料分会委员，担任InfoMat、Advaned Power Materials、Energy&Environmental Materials、eScience、InfoScience、材料导报、电子元件与材料等期刊的青年编委、执行编委或编委。获得甘肃省青年教师成才奖，入选甘肃省重点人才和兰州理工大学红柳杰出人才计划。现为兰州理工大学材料科学与工程学院/有色金属先进加工与再利用国家重点实验室教师。个人简介：orcid.org/0000-0002-7383-1265。
二、主持项目：
主持国家自然科学基金包括青年、地区、面上项目5项；主持并完成博士后面上项目、博士后特别资助，甘肃省重点人才项目，以及甘肃省自然科学基金；主持四川大学高分子材料与工程国家重点实验室开放基金、沈阳金属材料国家实验室-兰州理工大学有色金属先进加工与再利用国家重点实验室共同资助培育项目，以及兰州理工大学红柳优秀基金、红柳杰出人才项目。
代表性论文及课题组相关信息请访问冉奋教授课题组网站https://www.x-mol.com/groups/ran
本文链接：https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2023.232704.
通讯作者：兰州理工大学材料学院/有色金属先进加工与再利用国家重点实验室
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