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          中國科大設計出一種高性能超級電容器電極材料

          2016-08-03

          近日,中國科學技術大學教授朱彥武課題組開發設計了一種三維分級多孔碳材料,作為超級電容器電極時,展示出優異的電化學儲能行為。相關研究成果發表在5月3日的Advanced Materials上。論文第一作者為課題組的碩士生徐進。

              朱彥武團隊前期通過氫氧化鉀活化微波剝離的氧化石墨烯,制備出優異的超級電容器電極材料,但密度相對較低。基于前期工作,該團隊利用聚氨酯海綿作為模板,同時吸附氧化石墨烯以及氫氧化鉀作為活化前驅體。由于石墨烯片層無法進入海綿微孔而覆蓋于海綿骨架表面,氫氧化鉀則在微孔內部富集;在對前驅體進行高溫處理時實現了“自內而外”的活化過程,得到了一種骨架表面完整而內部多孔的三維多孔碳材料。用此材料作超級電容器電極時,質量能量密度和體積能量密度分別可達89Whkg-1和64WhL-1;由于此三維結構可提供優異的離子輸運能力,骨架表面的石墨烯片層可提供良好的電子電導,而充沛的微孔又可以實現離子的高性能存儲,該材料展現出優異的雙電層吸附行為(有機電解液中比電容最高為207F/g,水基電解液中最高401F/g)。在獲得高性能的同時,還得到了實用化的電極密度(0.72g/cm3),為超級電容器材料的設計和應用研究提供了新的研究思路。

              該工作得到了青年千人計劃、自然科學基金委和能源材料化學協同創新中心等經費來源的支持。


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