
【化】 colloidal electrolyte
colloid
【化】 colloid; reuuber matrix; rubber mass; rubber matrix
【医】 colloid
electrolyte
【化】 electrolyte
【医】 electrolyte
胶体电解质(Colloidal Electrolyte)是指分散质粒子直径在1纳米至100纳米之间,并以胶体状态分散在电解质溶液中的特殊分散体系。其核心特征在于同时具备胶体的物理特性和电解质的导电性。以下是详细解释:
汉语解析
英文对应术语
双电层结构
胶体粒子表面因吸附离子形成双电层(如$zeta$电位),赋予体系稳定性并影响电导率。例如,硅溶胶在电解液中通过表面羟基电离形成$ce{SiO^-}$,增强离子迁移能力 。
导电机制
兼具离子导电(电解质特性)与界面电荷转移(胶体特性)。其电导率($sigma$)满足公式:
$$ sigma = sum n_i q_i mu_i $$
其中$n_i$为载流子浓度,$q_i$为电荷量,$mu_i$为迁移率。
储能领域
锌-空气电池:采用氢氧化钾胶体电解质(如凝胶化KOH),抑制锌枝晶生长,提升循环寿命(来源:ACS Energy Letters 。
生物医学材料
导电水凝胶:如聚苯胺/聚乙烯醇胶体电解质,用于生物传感器,兼具柔性与离子电导性(来源:Nature Communications 。
胶体科学基础
Everett, D. H. (1988). Basic Principles of Colloid Science. Royal Society of Chemistry.
(链接:https://pubs.rsc.org/en/content/ebook/978-0-85186-443-6)
电化学应用
Winter, M., & Brodd, R. J. (2004). What Are Batteries, Fuel Cells, and Supercapacitors? Chemical Reviews, 104(10).
当前研究聚焦于固态胶体电解质(如氧化石墨烯/离子液体复合体系),以解决液态电解质的泄漏风险,同时维持高离子电导率(>10⁻³ S/cm),推动下一代固态电池发展 。
胶体电解质是结合胶体特性与电解质功能的一类物质或体系,其核心特点在于以胶体形式存在的同时具备导电能力。具体解释如下:
胶体特性
胶体是分散质粒子直径介于1-100nm的混合物,如蛋白质溶液或表面活性剂胶束。这类体系具有电泳现象(胶粒带电),但胶体本身属于混合物而非化合物。
电解质特性
电解质需满足在溶液或熔融态解离为离子并导电的条件,且必须是化合物(如酸、碱、盐)。因此,普通胶体本身不属于电解质。
聚电解质胶体
某些高分子化合物(如蛋白质、聚丙烯酸)在溶液中解离为大分子离子,形成带电胶粒的胶体体系。这类物质既是胶体又是电解质,属于特殊类别的电解质。
凝胶态电解质应用
工业中常用胶体电解质指凝胶化电解质溶液,例如铅酸电池中的胶体电解质:将硫酸溶液与硅胶等凝胶剂混合,形成固态或半固态导电胶体。这种体系兼具高离子导电性和物理稳定性。
在电池领域,胶体电解质通过固化液态电解液,可防止泄漏、减少极板硫化,并延长电池寿命(如循环寿命可达500次)。其内阻低、自放电率低(<3%/月)的特性也优于液态电解质。
需注意区分“胶体”与“电解质”的从属关系:
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