[科学网等]东华大学能源存储材料研究获得新进展

发布时间:2018-11-08发布部门:宣传部

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  [科学网]东华大学能源存储材料研究获得新进展

  有机多孔聚合物让超级电容器多充、快充 “充电5分钟,通话2小时”,这句耳熟能详的广告语道出了人们对于快充、甚至秒充电池的迫切需求。4月9日,记者从东华大学获悉,该校纤维材料改性国家重点实验室朱美芳教授-廖耀祖教授合作团队和德国柏林工业大学阿纳托马斯教授课题组以创新方法制备新型电极材料,让兼具快速充放电和大储能量的超级电容器成为可能,相关研究成果近日发表于《先进材料》。

  超级电容器作为一种新型的绿色储能方式,与传统铅蓄电池甚至市场上流行的锂电池相比,具有充放电速度快、绿色无污染、能量密度大以及循环稳定性好等优点,一经问世,便受到人们的广泛关注。

廖耀祖告诉《中国科学报》记者,超级电容器的储能机制分为双电层和赝电容储能两种,要提高超级电容器的综合性能,关键在于寻找合适的电极材料,发挥两者的协同效应。他表示,“我们团队致力于该领域研究,目标是研制高比电容、高倍率和高循环稳定性的电极材料。”

  科研团队经过反复实验,提出Buchwald-Hartwig交叉偶联方法制备主链含氮、侧基含氧(N、O含量高达20%)的氨基蒽醌多孔共轭聚合物,采用“化学编织”方式设计这种聚合物分子网络结构,从而优化电极材料的氧化还原活性,在保证快速充放电的同时提高电极的可存储电量;利用多孔共轭聚合物骨架自身所具备的孔道结构,促进电解质的传输,避免电极材料的溶胀和收缩。

  实验测算结果显示,研制的三电极超级电容器在1安培/克低电流密度下比电容高达576法拉/克,10安培/克高电流密度下比电容仍然维持410法拉/克,循环使用6000次后可仍然保持85%起始电容,表现出优异的倍率和循环性能;进而组装成非对称双电极超级电容器的操作窗口,功率和能量密度分别高达1300瓦/千克和60瓦时/千克,循环2000次性能无衰减。

  专家表示,这项工作为电化学能源存储有机多孔材料的理性设计提供了新思路,有望弥补市场上现有超级电容器的诸多不足。

  随着电极材料性能的不断研发和完善,主打绿色环保、快充和高效可循环特色牌的超级电容器将成为未来能源市场的“香饽饽”,超级电容器也必将从实验室走入寻常百姓家,在新能源汽车、家用电器、智能可穿戴设备、航空航天、轨道交通以及军事等领域都有着巨大的发展潜力和应用前景。

  (来源:科学网 2018年4月9日 记者:黄辛)


  (科学网、上海科学报等媒体同步报道)



视频:   摄影: 撰写:科学网等  信息员:段然  编辑:

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