2026年5月30日，榴莲视频
张同华教授/王蜀副教授团队在国际知名期刊Chemical Engineering Journal（中科院1区TOP期刊，IF2025=13.2）在线发表了题为 “Silkworm cocoon-derived ionic gels for solid-state supercapacitors operating under wide-range thermal cycling” 的最新研究成果。该研究以天然蚕茧为原料，构建了一种兼具高离子导电性、良好机械稳定性和宽温域适应能力的蚕茧衍生离子凝胶电解质，为固态超级电容器在宽温度范围内稳定运行提供了新策略。
随着柔性电子、智能穿戴设备和环境适应型储能器件的快速发展，固态超级电容器因安全性高、循环寿命长和结构简单等优势受到广泛关注。然而，传统水凝胶电解质在低温下易冻结、高温下易失水，导致离子传输受阻和器件性能衰减；而传统合成聚合物基离子凝胶则面临界面黏附性不足、柔韧性较差和制备工艺复杂等挑战。因此，开发兼具宽温域稳定性、高离子传输能力和良好界面适配性的凝胶电解质，是突破固态超级电容器实际应用瓶颈的关键。
针对上述难题，张同华教授/王蜀副教授团队利用天然蚕茧中丝素蛋白和丝胶蛋白构成的多级孔结构与蛋白分子网络，通过1-丁基-3-甲基咪唑氯盐（[BMIM]Cl）和氯化锂（LiCl）协同处理，成功制备了蚕茧衍生离子凝胶电解质SCOG-LiCl。在该体系中，丝蛋白网络为离子传输提供了坚韧的柔性支撑和多孔通道，而[BMIM]+、Li+和Cl-等离子则在凝胶内部实现可逆迁移，赋予了材料优异的宽温域离子导电能力。
图1. 蚕茧衍生离子凝胶电解质的结构设计及固态超级电容器工作机制
研究表明，SCOG-LiCl电解质在−20℃至50℃范围内保持良好的结构稳定性和离子传输性能。其在25℃下离子电导率达到7.31 mS/cm，即使在−20℃和50℃下仍能分别保持在2.87 mS/cm和3.70 mS/cm。同时，该电解质具有0–1.8 V的宽电化学稳定窗口，拉伸强度达到196.7 kPa，并能与碳纸等电极材料形成稳定界面黏附，为制备高性能固态超级电容器奠定了材料基础。
基于SCOG-LiCl电解质组装的固态超级电容器表现出优异的电化学性能。在0.2 mA/cm2电流密度下，器件面积比电容达到1237.8 mF/cm2，面积能量密度达到557.0 μWh/cm2；在25℃下经过6000次充放电循环后仍保持95.2%的初始电容。在50℃和−20℃条件下循环1000次后，器件电容保持率分别为83.9%和90.9%，显示出良好的高低温储能稳定性。
进一步的冷热冲击测试证实，该器件在−20℃和50℃之间反复切换后，依然能保持稳定的电化学输出。将两个器件串联后可提供3.6 V输出电压，并成功点亮 “SWU” 校名灯板；即使在加热、冰封及多次热冲击的严苛条件下，器件仍能持续稳定供电。此外，该固态超级电容器在不同弯曲角度下依然保持良好的电化学性能，并成功驱动柔性传感系统实现了人体运动监测，充分展现了其在智能穿戴和环境适应型电子器件中的应用潜力。
图2. SCOG-LiCl基固态超级电容器的宽温稳定性、热冲击性能及实际供能演示
该研究融合了天然生物质材料设计、离子凝胶电解质制备与柔性储能器件开发，不仅拓展了天然蚕茧资源在先进能源材料领域的应用边界，也为发展可持续、低成本、可规模化制备的宽温域固态超级电容器提供了新思路。
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为论文第一署名单位，2023级硕士研究生蒲建渝为论文第一作者，张同华教授为论文最后通讯作者，王蜀副教授为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、重庆市自然科学基金等项目资助。
论文链接：//doi.org/10.1016/j.cej.2026.177857
供稿：王蜀；审核：代方银