抗冻大豆蛋白基凝胶电解质的制备及应用

以大豆蛋白(SPI)、丙烯酰胺(AAm)和ZnCl2为原料,热引发聚合制备了一种具备抗冻特性的大豆蛋白基凝胶电解质材料,探究了温度对材料离子电导率和力学性能的影响,并分析了其作用机制.研究结果表明:该凝胶电解质具有优异的抗冻性能,其中ZnCl2的引入形成了大量Zn2+的溶剂化结构,破坏了水分子间的氢键,降低了凝胶电解质的凝固点;凝胶基体和盐离子的协同作用赋予了凝胶电解质高压缩回弹性和耐疲劳强度.对凝胶电解质的低温离子电导率分析表明:ZnCl2≥5 mol/kg,凝胶电解质在-30℃的低温下离子电导率仍有 3.65×10-3 S/cm.对凝胶电解质的低温力学性能分析发现:凝胶电解质在-30℃下经历应变为 80％的 100 次压缩循环后仍能保持结构完整,应力保持率>85％,塑性变形率为15％.同时,利用凝胶电解质组装的电化学电容器表现出良好的耐低温性能,电流密度5A/g下,器件在-30℃下仍能够正常工作,其电容保持率达83.2％,在-30℃下经历10000次循环充放电电容保持率达92％.