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夏晖团队改性能源材料研究成果可广泛运用于未来超级电容器的能量储存
时间:2016-12-07 来源:未知 点击:

   日前,我校格莱特纳米科技研究所夏晖教授课题组发现了一种磷酸根离子(H2PO4-PO3-)对多种金属氧化物(如四氧化三钴、氧化铁、氧化镍)电极材料进行表面改性的普适方法。这种电极表面改性方法为获得高性能赝电容超级电容器提供了新的思路。

磷酸根离子改性的Co3O4(PCO)合成示意图

据了解,该方法主要通过磷酸根离子调节电极表面金属离子的周边电子环境,提高氧化还原反应的效率。表面改性所带来的独特形貌的变化,以及不同磷酸根离子对电极反应的积极作用是Co3O4电极性能提高的主要原因。有趣的是,这种方法在其它金属氧化物比如Fe2O3NiO等电极上也表现出了出色的效果。

超级电容器作为一种新型的功率补偿和储能装置,结合了传统电容器与锂离子电池的优势特点,既具有快速的充放电能力又具有较高的能量储存密度,填补了两种传统技术间的空白,是高效储能器件的重点发展对象之一。以金属氧化物作为电极的赝电容超级电容器,通过利用多重价态间的氧化还原反应,可以获得更高的比电容量以及能量密度,具有比双电层超级电容器更广泛的应用前景。然而,实际应用中赝电容电极材料表面反应活性低、电子传导性能差,综合性能难以满足快速发展的电子器件的需求。比如Co3O4电极材料理论比电容量虽然高达3560 F/g,但由于表面活性的限制,目前报道的实际容量只有200 ~ 700 F/g,远远低于其理论容量。因此,开发出基于快速反应,电子传导性能优异的赝电容电极材料对高性能超级电容器的发展意义重大。

PCO超薄纳米片表面结构演化机理示意图

据悉,该成果是在夏晖教授、翟腾老师的指导下,由硕士研究生万黎明、孙硕、陈琪,博士生孙姣、夏求应共同完成。成果最近发表在《Advanced Materials》上(Teng Zhai, Liming Wan, Shuo Sun, Qi Chen, Jiao Sun, Qiuying Xia, and Hui Xia*, Adv. Mater., 2016, DOI:10.1002/adma.201604167;IF = 18.9).该项目等到了国家自然科学基金(51572129U1407106)、江苏省自然科学基金(BK20131349)、江苏省青蓝工程的支持。

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