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我院在双金属氧化物超级电容器设计与制备方面取得新进展
浏览次数:2513日期:2017- 11 - 17

 

 为满足大动力电源、电子设备、混合动力汽车和智能电网发展的需求,开发高功率密度、高倍率性能、循环寿命长的新型储能材料和储能器件具有重要应用价值和科学意义。在众多的电极材料中,过渡金属氧化物表现出良好的电化学性能。与碳质材料相比,可逆的法拉第氧化还原反应导致更高的比电容。但是,它们同时也显示出低劣的导电性和低的比电容。双金属氧化物近期得到广泛研究,其电导率是单一金属氧化物的两倍,被认为是较有效的电极材料。然而, 双金属氧化物充电能力和持续循环寿命较差,限制了它们在储能领域的应用。

最近,我院孟祥康教授团队合成了具有独特的五边形截面和粗糙的表面适合Ni(OH)2纳米片附着沉积的Zn-Co硫化物(ZCS)。ZCS/Ni(OH)2复合电极呈现高达2156 F g -1质量比电容和优异的循环稳定性,在循环3000圈后仍然保留94%以上高比电容。异常高的比电容是由于独特的结构设计:以ZCS为核,以超薄Ni(OH)2纳米片为壳,集成到一个精心设计的空心纳米棒阵列上(图1)。在三维多孔泡沫镍上直接生长的阵列形成了电子传递的高速通道,超薄Ni(OH)2纳米片提供了增加的电化学活性位点,同时通过在漫长的充电/放电周期中牺牲自己来维持电极的稳定性(图2)。对称的超级电容器组合实现了74.93 Wh kg-1 的高能量密度和在10000循环后能保留78%比电容和81%库仑效率。

该成果已在Advanced Energy Materials上在线发表(DOI: 10.1002/aenm.201701228),论文第一作者是Junaid Ali Syed博士,通讯作者是唐少春副教授和孟祥康教授。   

                                                                    

                             

                              图1. Zn-Co硫化物纳米管结构表征