준고체 상태 폴리머 전해질(QPE) 기반 슈퍼커패시터의 에너지 밀도를 향상시키기 위해 높은 유전율(ɛ s )을 갖는 쌍극이온(zwitterion) 포함 QPE(ZQPE) 설계를 제안한다. 이러한 향상은 유전율과 정전용량 사이의 직접적인 비례 관계에 근거하여 ZQPE 기반 슈퍼커패시터의 정전용량을 증가시킬 것이다. 최적화된 ZQPE는 실온에서 높은 이온 전도도(2.2 × 10 −3 S cm −1 )와 우수한 기계적 견고성(4.1 × 10 4 Pa)을 나타낸다. ZQPE는 밀도 범함수 이론 계산 및 분자 동역학 시뮬레이션에 의해 뒷받침되듯이, 쌍극이온이 없는 QPE(ɛ s = 48)보다 훨씬 높은 정적 유전율(ɛ s = 69)을 보인다. ZQPE와 활성탄 전극을 사용하여 제작한 유연한 전고체 슈퍼커패시터는 우수한 전기화학적 성능을 나타낸다. QPE에 쌍극이온을 도입하면 비정전용량이 178에서 225 F g −1 로 증가하며, 넓은 작동 전위 창(0–4 V)을 제공한다. 또한 ZQPE 기반 슈퍼커패시터는 전력 밀도 464 W kg −1 에서 142 Wh kg −1 의 큰 에너지 밀도를 나타내며, 장기적인 전기화학적 및 기계적 사이클링 안정성이 뛰어나 10,000 사이클 동안 80%의 정전용량 유지율을 보이고, 1,500 사이클 동안에는 압연(rolling) 변형 하에서도 유지율을 보인다. 이러한 전략은 고 에너지 밀도 전고체 슈퍼커패시터를 위한 QPE 설계를 개발하는 데 새로운 통찰을 제공한다.

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