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青科大在超级电容器负极材料研究领域取得新进展
2020-04-27    来源:青岛科技大学中德科技学院  浏览次数:
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近年来,超级电容器以其快速充放电、功率密度大及循环寿命长等特性已成为一种极具发展潜力的能量存储装置,引起了人们的广泛关注。负极材料作为构建超级电容器的核心部件之一,决定着其性能的优劣。因此,开发高性能负极材料就成为本领域的热点和难点课题。青岛科技大学中德科技学院泰山学者人才团队李镇江教授、赵健副教授等团队成员在超级电容器负极材料研究领域取得新进展。以青岛科技大学为唯一通讯单位,分别以“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”为题,在著名国际期刊《Journal of Materials Chemistry A 》(2019, 7, 7918–7931;2019, 7, 17613–17625,IF=10.733)上连续发表两篇文章。


研究表明,纳米Bi2O3具有较高的理论比电容、较大的工作电压、优异的氧化还原特性、高的电化学活性及低廉的价格等优势,被认为是一种理想的超级电容器负极候选材料。然而在现有研究结果中,测试的比电容却远低于其理论值,并且由于它们的导电性较差,在大电流条件下,电子无法及时传导,极大地降低了其倍率性能。针对上述问题,该团队研究人员一方面采用还原法在Bi2O3内部引入氧空位,构筑了具有可控缺陷浓度的产物,大大增加了其与电解液离子接触的活性位点;另一方面,通过水热技术对Bi2O3进行硒化,通过控制工艺参数,得到Bi2O3/Bi2Se3复合材料,从根本上提高了其电子传输速率。电化学性能测试结果表明:所制备的负极材料可呈现出高比电容和倍率特性,同时,构筑出的超级电容器也具有高比能量密度和长循环寿命。这两项研究工作不仅为设计高性能的超级电容器负极材料提供了新思路,还为金属化合物基超级电容器储能装置的实际应用奠定了坚实的基础。


本课题研究得到了国家自然科学基金、泰山学者人才工程、山东省重点研发计划项目及山东省自然科学基金等项目的资助。