Engineering Polyampholytes for Energy Storage Devices: Conductivity, Selectivity, and Durability

2025

Толық мәтін Ашық қол жеткізу: Gold Метадеректер (CSL-JSON)
DOI 10.3390/polym18010018
Деректер сенімділігі 70 орташа
Бұл баға қалай есептеледі

Ол жазбаның өзінің тексерілетін белгілерінен құралады: мақаланың DOI-і бар ма, оның деректерін қанша тәуелсіз дереккөз растады, міндетті өрістер толтырылған ба және соңғы растау қаншалықты жаңа. Дереккөздер арасындағы алшақтық пен идентификатордың болмауы бағаны төмендетеді. 80-нен бастап мән жазбаның қосымша тексерусіз жарияланғанын, 60-тан 79-ға дейін — оның сенімділігі төмен күйде жарияланғанын және қолмен тексеру ұсынылатынын білдіреді. Редактор қолмен тексерген жазбаны қайта есептеу 90-нан төмен түсірмейді. Бұл — мақаланың өзіне емес, ол туралы деректерімізге берілген баға.

Аңдатпа

Polyampholytes combine cationic and anionic groups in one macromolecular platform and are emerging as versatile components for energy storage and conversion. This review synthesizes how their charge balance, hydration, and architecture can be engineered to address ionic transport, interfacial stability, and safety across batteries, supercapacitors, solar cells, and fuel cells. We classify annealed, quenched, and zwitterionic systems, outline molecular design strategies that tune charge ratio, distribution, and crosslinking, and compare device roles as gel or solid electrolytes, eutectogels, ionogels, binders, separator coatings, and interlayers. Comparative tables summarize ionic conductivity, cation transference number, electrochemical window, mechanical robustness, and temperature tolerance. Across Li and Zn batteries, polyampholytes promote ion dissociation, homogenize interfacial fields, suppress dendrites, and stabilize interphases. In supercapacitors, antifreeze hydrogels and poly(ionic liquid) networks maintain conductivity and elasticity under strain and at subzero temperature. In solar cells, zwitterionic interlayers improve work function alignment and charge extraction, while ordered networks in fuel cell membranes enable selective ion transport with reduced crossover. Design rules emerge that couple charge neutrality with controlled hydration and dynamic crosslinking to balance conductivity and mechanics. Key gaps include brittleness, ion pairing with multivalent salts, and scale-up. Opportunities include soft segment copolymerization, ionic liquid and DES plasticization, side-chain engineering, and operando studies to guide translation.