化工炭素材料研究室
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我室在新结构高性能柔性储能电极材料研究方面取得新进展
2015-03-16 12:55  

  随着轻质、便携、柔性、可穿戴电子产品及电动车辆或混合动力汽车的发展,性能优异的能量存储与转换器件和系统在世界范围内备受关注。超级电容器具有高功率密度、长循环寿命和高安全性等突出的优势,在储能领域有巨大的应用前景。然而,如何在保持高功率密度下,实现结构柔韧性以及进一步提升超级电容器的能量密度,依然是一个富有挑战性的瓶颈性难题,其中,新结构高性能柔性电极材料的设计与构筑是一个关键的核心问题。

 

    化工学部邱介山教授领导的能源材料化工学术团队在前期工作基础上(纳米炭耦合过渡金属化合物创制高性能超级电容器电极材料:J. Mater. Chem. A, 2013, 1, 1963-1968, front cover imageNanoscale, 2014, 6, 3097-3104, hot paper and inside cover image;高性能储锂用柔性炭复合材料:Adv.Mater., 2013, 25, 3462-3467;等), 进一步发展了表/界面调控的策略,提出并建立了溶胶/凝胶--诱导晶核生长--溶剂热处理的新技术路线,以整体性炭材料­--石墨纸为基底,设计并成功构筑出三维镍钴铝层状氢氧化物纳米片(NiCoAl-LDH)耦合碱式碳酸钴镍纳米线(NiCo-CH)的柔性复合结构纳米材料(LDH-NPs/CH-NWs)。线状NiCo-CH有助于形成网络状的超疏松开放结构,进而实现电解液的快速传输;机械柔性和导电性优异的石墨纸则作为基底和集流体,这为柔性储能器件和电子设备的设计与构筑提供了可能。基于这类整体性电极材料,利用商业化的活性炭,构筑了高性能不对称超级电容器,其水系中的能量密度高达58.9 Wh/kg,显示出巨大的应用潜力。相关成果近期发表在著名学术刊物Advanced EnergyMaterials(DOI: 10.1002/aenm.20140076, 刊物SCI影响因子14.39;论文作者:博士生杨卷、于畅副教授、博士生范小明、邱介山教授)。这一成果为拓展和深化柔性超级电容器之新型电极材料的设计与构筑,开辟了新的技术途经,亦为石墨烯等其它二维材料的组装与优化提供了可资借鉴的新思路。

 

这项工作得到国家自然科学基金会和教育部长江学者奖励计划的资助支持。

 

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