中科院合肥研究院在柔性超级电容器研究中取得进展
2016-06-27 来源:中国聚合物网
近期,中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所微纳技术与器件研究室研究员叶长辉课题组,在柔性超级电容器研究方面取得新进展,相关结果发表在Small 杂志上(Small, 2016, 12, 3059–3069)。
柔性可穿戴式及便携式电子器件,要求驱动其工作的供能器件不仅能提供足够的功率密度及能量密度,还需具有良好的柔韧性。超级电容器具有较高的功率密度、循环稳定性以及快速充放电的特性,是一种非常有应用潜力的供能器件,然而较低的能量密度一直限制着其实际应用。因此,如何进一步提高超级电容器的能量密度并使其柔性化是目前超级电容器研究领域的热点。
二氧化锰是一种具有高理论比容量的(1370 F g-1)的赝电容材料,非常有希望应用于高能量密度超级电容器的制备。然而其较差的固有电导率(10-5-10-6 S cm-1),使得单纯通过增加活性材料厚度无法提高其储电能力,严重阻碍了其在高能量密度超级电容器中的应用。该课题组研究人员基于前期发展的插指电极激光印刷技术(J. Mater. Chem. A, 2014, 2, 20916-20922),并结合电沉积技术,在柔性PET基底上制备了一种二氧化锰基三维叠层插指电极,并以此电极进一步制备了柔性超级电容器。这种三维叠层插指电极构型,可以有效地增加二氧化锰与金电极的接触面积,克服二氧化锰电导率较差的瓶颈问题,通过Z轴方向的叠加,在不增加电极面积的条件下,有效地增加电极活性材料的总体厚度,增大了器件的面电容密度。通过这种电极结构设计,获得的柔性超级电容器可以达到11.9 mF cm-2 的最大面电容密度,并且理论上可以通过进一步的电极叠加,获得更高的面电容密度。
此外,研究小组还受邀撰写了关于微型超级电容器的综述文章(Energy Storage Materials,2015,1,82–102)。
上述研究工作得到了国家自然科学基金和中科院国际团队项目的资助。
柔性可穿戴式及便携式电子器件,要求驱动其工作的供能器件不仅能提供足够的功率密度及能量密度,还需具有良好的柔韧性。超级电容器具有较高的功率密度、循环稳定性以及快速充放电的特性,是一种非常有应用潜力的供能器件,然而较低的能量密度一直限制着其实际应用。因此,如何进一步提高超级电容器的能量密度并使其柔性化是目前超级电容器研究领域的热点。
二氧化锰是一种具有高理论比容量的(1370 F g-1)的赝电容材料,非常有希望应用于高能量密度超级电容器的制备。然而其较差的固有电导率(10-5-10-6 S cm-1),使得单纯通过增加活性材料厚度无法提高其储电能力,严重阻碍了其在高能量密度超级电容器中的应用。该课题组研究人员基于前期发展的插指电极激光印刷技术(J. Mater. Chem. A, 2014, 2, 20916-20922),并结合电沉积技术,在柔性PET基底上制备了一种二氧化锰基三维叠层插指电极,并以此电极进一步制备了柔性超级电容器。这种三维叠层插指电极构型,可以有效地增加二氧化锰与金电极的接触面积,克服二氧化锰电导率较差的瓶颈问题,通过Z轴方向的叠加,在不增加电极面积的条件下,有效地增加电极活性材料的总体厚度,增大了器件的面电容密度。通过这种电极结构设计,获得的柔性超级电容器可以达到11.9 mF cm-2 的最大面电容密度,并且理论上可以通过进一步的电极叠加,获得更高的面电容密度。
此外,研究小组还受邀撰写了关于微型超级电容器的综述文章(Energy Storage Materials,2015,1,82–102)。
上述研究工作得到了国家自然科学基金和中科院国际团队项目的资助。
图:(a) 制备工艺流程图;(b) 三维叠层插指电极侧切面扫描电镜图;(c)不同层数三维叠层插指电极在不同面电流密度下的面电容密度图;(d)器件在90°弯曲角度下的循环伏安曲线图(内插图为器件在90°弯曲角下的光学照片)。
版权与免责声明:本网页的内容由中国聚合物网收集互联网上发布的信息整理获得。目的在于传递信息及分享,并不意味着赞同其观点或证实其真实性,也不构成其他建议。仅提供交流平台,不为其版权负责。如涉及侵权,请联系我们及时修改或删除。邮箱:info@polymer.cn。未经本网同意不得全文转载、摘编或利用其它方式使用上述作品。
(责任编辑:xu)
相关新闻
- 哈工大何思斯/浙大范修林 Nature子刊:未来电池新方向 - 绿色环保的柔性全聚合物水系电池,让能源“用得久”、设备“穿得起” 2024-12-16
- 上科大凌盛杰教授课题组 Adv. Mater.:强韧、可回收、可降解丝蛋白离子导体助力柔性智能触摸屏应用 2024-12-12
- 南昌大学陈义旺、胡笑添团队 Adv. Mater.:多模态能量耗散使柔性有机光伏认证效率突破19% 2024-12-11
- 过程工程所白硕研究员团队 AM:开发具有运动不敏感特性和机械鲁棒性的双连续相导电水凝胶电极-为可穿戴生物电子设备带来突破性进步 2024-12-18
- 陕科大马建中教授/闫凯副教授 AFM:新型高效电磁波吸收的多模态可穿戴织物传感器 2024-12-17
- 西工大张军亮/顾军渭教授团队 Adv. Sci.:多功能环氧树脂研究最新进展 2024-11-24
- 兰州理工大学冉奋教授团队 Nat. Commun.:肝素掺杂导电聚合物 2024-12-07