我国专家成功研制可规模化制造的石墨烯基超级电容器

必发娱乐手机版2017年4月5日讯  随着柔性可穿戴电子产品的需求快速增长,发展柔性的能量储存装置显得迫切,其关键在于设计开发出兼具优异储能和机械性质的电极材料。

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我国专家成功研制可规模化制造的石墨烯基超级电容器

记者从中科院合肥物质科学研究院了解到,我国专家成功研制出一种柔性全固态超级电容器,这种具有高性能杂原子掺杂石墨烯基纳米结构的超级电容器首次实现了可规模化制造的突破。

该科研项目由中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所博士王奇课题组和南京师范大学教授韩敏课题组合作完成,部分研究成果已线上发表于国际知名材料学期刊《Small》上。

王奇介绍,目前有两类纳米材料为高性能电极材料的设计带来了新契机,分别是杂原子掺杂石墨烯和二维金属硫化物纳米结构,它们均有很大的应用前景,但是如何将这两类材料有效“联姻”,以制造出更高性能的电极材料,仍是材料科学和化学领域极具挑战性的课题。

两个课题组在研究过程中,巧妙地将有机分子的碳化、掺杂、相转换和自组装等重要的物理化学过程集成于一体,首次成功实现了硫掺杂石墨烯和硫化亚锡杂化纳米片的原位合成与组装,得到了新颖的三维纳米结构,为延伸和拓展掺杂石墨烯材料在清洁能源、光电和传感等重要技术领域的应用奠定了基础。

在以氢氧化钾溶液为电解液的电化学性能测试中,由上述纳米结构所得三维石墨烯复合材料,电活性远高于石墨烯复合物和其他电活性材料;而在此基础上研制出的柔性全固态超级电容器器件,展现出优异的电化学储能性能,迴圈性和稳定性尤其突出。

王奇表示,这项科研成果提出了原位集成和组装二维纳米结构单元来构建三维多孔杂化纳米建筑或骨架材料的新策略,且具备规模化制备的前景,为今后理性设计高性能的杂化电极材料,发展柔性功率源或能量储存装置铺垫了道路。

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