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Nano Research发表我院在可压缩电容器器件方向的最新研究成果

发布日期:2022-01-02     作者:     浏览数:    分享到:

近日,著名出版集团Springer旗下期刊《Nano Research》以Filling Ti3C2Tx nanosheets into melamine foam towards a highly compressible all-in-one supercapacitor 为题,报道了陕西师范大学雷志斌教授与我院张亚婷教授合作在可压缩电容器器件方向的最新研究成果。

可穿戴式及便携式功能化电子器件的迅速发展,要求相应的储能器件不仅要有高的能量密度和功率密度,而且还应具备优异的柔韧性和超长的循环寿命。可压缩电容器,因为在较大的外力下依然能够保持良好的电化学性能,近年来引起人们的广泛关注。可压缩电容器一般由可压缩电极和隔膜构成典型的三明治结构。在这种传统结构中,随着压缩-释放循环次数的增多,活性电极与基底之间的界面阻力逐渐增大,另外在压缩过程中电极与隔膜之间也可能发生错位,导致器件的能量密度、功率特性及循环性能均显著下降。因此,增强活性电极与可压缩基底的界面作用,消除隔膜与电极的位移,是可压缩超级电容器器件面临的挑战。

基于Ti3C2Tx高导电、丰富的表面化学、高赝电容特性以及密胺海绵的高度可压缩性,本文以密胺海绵(MF)为可压缩基底和隔膜,利用MF骨架与Ti3C2Tx纳米片的界面相互作用,通过简单的浸渍技术在MF骨架上组装了Ti3C2Tx纳米片,实现了集流体、活性电极及隔膜的有效集成。研究发现,MF可显著改善Ti3C2Tx的团聚,在50%的压缩率下反复压缩-释放100次后,MF/Ti3C2Tx复合电极导电性能未见下降,显示了MF/Ti3C2Tx复合电极具有优异的结构一致性。以集成的MF/Ti3C2Tx复合电极构建了一体化超级电容器,在60%的压缩率下,一体化电容器依然表现出快速离子和电子输运性能,最大能量密度达到0.37 mWh•cm3(0.42 mW•cm3,且在压缩率为20%,40%60%下分别循环充放电2500次后,容量依然保持在初始值的90%左右,表现了良好的电化学循环稳定性能

论文信息:

Rui Guo, Xiying Han, Peng Yuan, Xuexia He, Qi Li, Jie Sun, Liqin Dang, Zonghuai Liu, Yating Zhang* & Zhibin Lei*. Filling Ti3C2Tx nanosheets into melamine foam towards a highly compressible all-in-one supercapacitor. Nano Research

https://doi.org/10.1007/s12274-021-3970-2.



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