國(guó)家“青年千人計(jì)劃”專家、華中科技大學(xué)教授王帥研究團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于柔性材料及器件的研究，近期在超快柔性儲(chǔ)能研究方面取得突破性進(jìn)展。
據(jù)了解，超級(jí)電容器具有“使用壽命長(zhǎng)、環(huán)境適應(yīng)力強(qiáng)、高充放電效率、高能量密度”的四大顯著特點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。因此，超級(jí)電容器的研究受到高度關(guān)注。目前，基于碳材料的雙電層電容器具有超高的功率密度，但其能量密度遠(yuǎn)低于可再充鋰離子電池;而基于過(guò)渡金屬氧化物的贗電容材料展現(xiàn)出較高的能量密度。將兩者完美結(jié)合構(gòu)建混雜型納米復(fù)合材料，既能克服各自的缺點(diǎn)又能發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，有望推進(jìn)高能量密度的超級(jí)電容器的工業(yè)化。
該研究團(tuán)隊(duì)成員呂其英博士在《納米快報(bào)》(NanoLetters)在線刊發(fā)了關(guān)于氮摻雜碳管/金摻雜二氧化錳的全固態(tài)薄膜超級(jí)電容器的研究論文，論文題目為《Solid-StateThin-FilmSupercapacitorswithUltrafastCharge/DisgeBasedonN-Doped-Carbon-Tubes/Au-Nanoparticles-Doped-MnO2Nanocomposites》(NanoLett.,2015,DOI:10.1021/acs.nanolett.5b02489)。此研究是采用模板法在碳布基底上組裝氮摻雜碳管/金摻雜二氧化錳的三維中空納米復(fù)合電極，并以此電極分別組裝成對(duì)稱和非對(duì)稱(多孔三氧化二鐵納米柱作為負(fù)極)的全固態(tài)薄膜超級(jí)電容器，充分利用納米材料的多方面優(yōu)勢(shì)加速電子在活性材料中的傳遞，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)超級(jí)電容器的快速充電。這兩種薄膜器件均具有較高的功率密度和能量密度，更重要的是，所組裝的非對(duì)稱的全固態(tài)薄膜器件可展現(xiàn)出超快速充電能力(10V/s)，比常規(guī)電容器的充電時(shí)間快10-100倍，能在幾秒內(nèi)完成充電，且在經(jīng)過(guò)5000次充放電仍能保持97%的比電容。并且這種超級(jí)電容器有望與電池結(jié)合，組裝成混合型超級(jí)電容器，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。這是國(guó)際上基于金屬氧化物贗電容薄膜型超級(jí)電容器研究領(lǐng)域的一個(gè)重大突破。
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