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梨樹(shù)葉“變身”正極 電容器性能大增

[加入收藏][字號(hào): ] [時(shí)間:2017-12-07  來(lái)源:科技日?qǐng)?bào)   關(guān)注度:0]
摘要: 繽紛的落葉,被科學(xué)魔杖輕點(diǎn),竟變成性能良好的電容器正極。記者5日從南開(kāi)大學(xué)獲悉,該校材料科學(xué)與工程學(xué)院周震教授課題組以校園中尋常落葉為原料,制備出高效的正極材料,大大提高了鈉離子電容器整體性能。這一成果發(fā)表在最新一期《先進(jìn)功能材料》,還得...
    繽紛的落葉,被科學(xué)“魔杖”輕點(diǎn),竟變成性能良好的電容器正極。記者5日從南開(kāi)大學(xué)獲悉,該校材料科學(xué)與工程學(xué)院周震教授課題組以校園中尋常落葉為原料,制備出高效的正極材料,大大提高了鈉離子電容器整體性能。這一成果發(fā)表在最新一期《先進(jìn)功能材料》,還得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目資助。

     據(jù)介紹,因兼顧電池高能量密度和超級(jí)電容器高功率密度優(yōu)點(diǎn),鈉離子電容器作為一種新型儲(chǔ)能器件而廣受關(guān)注。但現(xiàn)有鈉離子電容器正極材料單位重量中能量存儲(chǔ)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于負(fù)極,要想使二者具有相同儲(chǔ)電量就不得不制作大而厚重的正極,正是這一點(diǎn)大大限制了鈉離子電容器在儲(chǔ)能領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。周震介紹說(shuō),現(xiàn)有鈉離子電容器多以商業(yè)活性炭為正極,他們團(tuán)隊(duì)獨(dú)辟蹊徑,以梨樹(shù)葉為原料,成功制備出擁有高比表面積的生物質(zhì)碳材料作為吸附型正極。與商業(yè)活性炭比,這種以樹(shù)葉制備的生物質(zhì)碳材料表現(xiàn)出了對(duì)陰離子快速的吸脫附特性和突出的循環(huán)穩(wěn)定性,大幅提升電容器存儲(chǔ)電量和充放電速度。

     此外,課題組還通過(guò)靜電紡絲技術(shù),引入碳納米管,設(shè)計(jì)制備了二氧化鈦和碳納米管均勻分散于碳材料中的納米棒,作為嵌入型負(fù)極。課題組將上述兩種材料通過(guò)合理匹配,組裝成了鈉離子電容器。該器件表現(xiàn)出很高的能量密度、優(yōu)異的功率密度及超長(zhǎng)的循環(huán)穩(wěn)定性,有效解決了現(xiàn)有電容器存在的正負(fù)極電化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)不匹配等問(wèn)題,通過(guò)成功驅(qū)動(dòng)迷你風(fēng)扇實(shí)驗(yàn),進(jìn)一步證明該鈉離子電容器擁有高的電壓輸出。該成果為鈉離子電容器后續(xù)研究發(fā)展提供了全新思路,也為進(jìn)一步實(shí)用化提供了可能。
 
 


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