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青科大在超級電容器負極材料研究領域取得新進展
2020-04-27    來源:青島科技大學中德科技學院  瀏覽次數:
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近年來,超級電容器以其快速充放電、功率密度大及循環壽命長等特性已成為一種極具發展潛力的能量存儲裝置,引起了人們的廣泛關注。負極材料作為構建超級電容器的核心部件之一,決定著其性能的優劣。因此,開發高性能負極材料就成為本領域的熱點和難點課題。青島科技大學中德科技學院泰山學者人才團隊李鎮江教授、趙健副教授等團隊成員在超級電容器負極材料研究領域取得新進展。以青島科技大學為唯一通訊單位,分別以“Oxygen-vacancy Bi2O3nanosheet arrays with excellent rate capability and CoNi2S4nanoparticles immobilized on N-doped graphene nanotubes as robust electrode materials for high-energy asymmetric supercapacitors”和“One-step synthesis of flower-like Bi2O3/Bi2Se3nanoarchitectures and NiCoSe2/Ni0.85Se nanoparticles with appealing rate capability for the construction of high-energy and long-cycle-life asymmetric aqueous batteries”為題,在著名國際期刊《Journal of Materials Chemistry A 》(2019, 7, 7918–7931;2019, 7, 17613–17625,IF=10.733)上連續發表兩篇文章。


研究表明,納米Bi2O3具有較高的理論比電容、較大的工作電壓、優異的氧化還原特性、高的電化學活性及低廉的價格等優勢,被認為是一種理想的超級電容器負極候選材料。然而在現有研究結果中,測試的比電容卻遠低于其理論值,并且由于它們的導電性較差,在大電流條件下,電子無法及時傳導,極大地降低了其倍率性能。針對上述問題,該團隊研究人員一方面采用還原法在Bi2O3內部引入氧空位,構筑了具有可控缺陷濃度的產物,大大增加了其與電解液離子接觸的活性位點;另一方面,通過水熱技術對Bi2O3進行硒化,通過控制工藝參數,得到Bi2O3/Bi2Se3復合材料,從根本上提高了其電子傳輸速率。電化學性能測試結果表明:所制備的負極材料可呈現出高比電容和倍率特性,同時,構筑出的超級電容器也具有高比能量密度和長循環壽命。這兩項研究工作不僅為設計高性能的超級電容器負極材料提供了新思路,還為金屬化合物基超級電容器儲能裝置的實際應用奠定了堅實的基礎。


本課題研究得到了國家自然科學基金、泰山學者人才工程、山東省重點研發計劃項目及山東省自然科學基金等項目的資助。

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