中科院電工所制備出具有高電位窗口的柔性固態(tài)超級電容器

時間:2017-12-12 14:08來源:中科院 作者:綜合報道
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  日前,中國科學(xué)院電工研究所超導(dǎo)與能源新材料研究部馬衍偉課題組采用多級次石墨烯復(fù)合電極與離子液體凝膠聚合物電解質(zhì),首次開發(fā)出具有3.5V電壓窗口的高能量密度柔性固態(tài)超級電容器。研究人員通過調(diào)控電極的微觀結(jié)構(gòu)和引入離子液體凝膠電解質(zhì),成功制備出具有寬電壓窗口的柔性固態(tài)超級電容器,有效提升了器件的能量密度。該研究為今后提高柔性固態(tài)超級電容器的能量密度提供了一種有效策略。 
 
  該研究采用的多級次石墨烯復(fù)合電極由石墨烯和碳化的聚苯胺納米線組成,這種復(fù)合電極材料不僅實現(xiàn)了一維納米材料和二維納米材料的多維度復(fù)合,還具有豐富的納米孔道結(jié)構(gòu),有利于大尺寸的離子液體電解質(zhì)離子在材料內(nèi)部的擴散與存儲。此外,該復(fù)合材料還具有2416 m2/g的大比表面積和7246 S/m的優(yōu)異導(dǎo)電率,特別適合作為有機體系的超級電容器的電極材料;谠撾姌O材料和離子液體凝膠電解質(zhì)薄膜組裝的柔性固態(tài)超級電容器展現(xiàn)出高比電容(180 F/g)和良好的倍率性能,以及優(yōu)異的能量密度(75Wh/kg)。充放電10000次循環(huán)后,容量仍然可以保持85%以上。此外,通過原位測試反復(fù)彎折狀態(tài)下的電容性能,發(fā)現(xiàn)該柔性固態(tài)超級電容器顯示了良好的耐彎折性能,連續(xù)彎折1000次后容量仍可以保持88%。這表明該柔性固態(tài)超級電容器不僅具有良好的電化學(xué)性能,還展現(xiàn)出優(yōu)異的力學(xué)耐彎折性能。 
 
  該研究是電工所團隊與西南石油大學(xué)教授葛性波合作完成,相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表于國際期刊《先進功能材料》(Adv. Funct. Mater, 2017, DOI: 10.1002/adfm.201704463)。該研究獲得國家自然科學(xué)基金委、北京市科委、中科院青促會和電工所創(chuàng)新人才引進計劃的大力支持。
 
 
高電壓柔性固態(tài)超級電容器的循環(huán)伏安曲線圖
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