固体電気化学デバイス用の持続可能なゲルポリマー電解質

今日、固体ポリマー電解質は、広い電気化学的安定性ウィンドウ、低コスト、優れた加工性、柔軟性、低界面インピーダンスの注目を集めています。具体的には、ゲルポリマー電解質（GPE）は、室温でのイオン導電率（10-3-10-2 S CM-1）と優れた柔軟性を備えた固体様寸法安定性のため、液体のものの魅力的な代替品です。これらの特性により、GPEは電気化学デバイスアプリケーション、つまり高エネルギー密度充電式バッテリー、スーパーキャパシタ、電気菌ディスプレイ、センサー、およびアクチュエーターの有望な材料になります。この研究の目的は、有機溶媒またはイオン液体を使用せずに調製され、単純化された準備ルートで調製された持続可能なGPEの生存率を実証することです。これは、低電圧（最大2 V）で動作する電気化学デバイスの水性電解質を置き換えることができます。ポリビニルアルコール（PVA）ベースのGPEは、水溶液から鋳造されており、物理化学的および電気化学的方法で特徴付けられています。その電気化学的安定性は、スーパーキャパシタ構成の容量電極で評価されており、水分損失の点での大気中のその良好なイオン導電率と安定性が実証されています。絶縁ポリマーマトリックス（フェロセン/ポリビニリデンジフルオリド系）に埋め込まれたメディエーターを使用した電気化学センサー構成におけるGPEの実現可能性も報告されています。

Nowadays, solid polymer electrolytes have attracted increasing attention for their wide electrochemical stability window, low cost, excellent processability, flexibility and low interfacial impedance. Specifically, gel polymer electrolytes (GPEs) are attractive substitutes for liquid ones due to their high ionic conductivity (10-3-10-2 S cm-1) at room temperature and solid-like dimensional stability with excellent flexibility. These characteristics make GPEs promising materials for electrochemical device applications, i.e., high-energy-density rechargeable batteries, supercapacitors, electrochromic displays, sensors, and actuators. The aim of this study is to demonstrate the viability of a sustainable GPE, prepared without using organic solvents or ionic liquids and with a simplified preparation route, that can substitute aqueous electrolytes in electrochemical devices operating at low voltages (up to 2 V). A polyvinyl alcohol (PVA)-based GPE has been cast from an aqueous solution and characterized with physicochemical and electrochemical methods. Its electrochemical stability has been assessed with capacitive electrodes in a supercapacitor configuration, and its good ionic conductivity and stability in the atmosphere in terms of water loss have been demonstrated. The feasibility of GPE in an electrochemical sensor configuration with a mediator embedded in an insulating polymer matrix (ferrocene/polyvinylidene difluoride system) has also been reported.