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我院金辉乐团队在超级电容器方面的研究进展

发布时间:2022-03-28    来源:化学与材料工程学院    作者:陈雨柔    点击次    [点击关闭]


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超级电容器SCs因其高功率密度和快速的充放电速率,被认为是推进互联网、便携式电子产品、电动汽车和智能电网的可持续储能技术之一。然而,SCs的低能量密度严重阻碍了其实际应用。为了满足不断增长的能量需求,二氧化钛被应用于高性能超级电容器。然而二氧化钛纳米形态在导电材料上的直接生长或沉积并不能提高二氧化钛材料的电导率和电容性能将二氧化钛纳米材料固定在导电基体中会导致TiO2表面氧化还原反应产生的高电容的优势被离子在非期望孔和通道中的低扩散率大大降低。因此,迫切需要在二氧化钛和导电材料之间设计精细的纳米结构。

因此,温州大学碳能源与催化科学研究所金辉乐教授团队报道了一个一步大规模合成高密度TiN共掺杂碳薄片并在SCs的应用中展现出超高的循环稳定性和快速充放电电容的优越性能,使该材料成为一种极具吸引力的电化学储能候选材料

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研究发现,少量过渡金属Ti的原位聚合导致了二氧化钛纳米颗粒嵌入在碳片表面,使电极材料具有更好的电导率和高效的法拉第反应。所制备的超级电容器的质量电容为259.5 F g-1,而显著的体积电容为285.5 F cm-3。此外,电极也表现出良好的循环稳定性,在30 A g-1电流下,经过40 000 次循环后没有电容损失。同时能量密度11.99 W h L-1与锂薄膜电池1~10 Wh L-1媲美。

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