其他
中国科大设计出一种高性能超级电容器电极材料
朱彦武团队前期通过氢氧化钾活化微波剥离的氧化石墨烯,制备出优异的超级电容器碳电极材料,但密度相对较低。基于前期工作,该团队利用聚氨酯海绵作为模板,同时吸附氧化石墨烯以及氢氧化钾作为活化前驱体。由于石墨烯片层无法进入海绵微孔而覆盖于海绵骨架表面,氢氧化钾则在微孔内部富集;在对前驱体进行高温处理时实现了“自内而外”的活化过程,得到了一种骨架表面完整而内部多孔的三维多孔碳材料。用此材料作超级电容器电极时,质量能量密度和体积能量密度分别可达89 Wh kg-1和64 Wh L-1;由于此三维结构可提供优异的离子输运能力,骨架表面的石墨烯片层可提供良好的电子电导,而充沛的微孔又可以实现离子的高性能存储,该材料展现出优异的双电层吸附行为(有机电解液中比电容最高为207F/g,水基电解液中最高401F/g)。在获得高性能的同时,还得到了实用化的电极密度(0.72 g/cm3),为超级电容器材料的设计和应用研究提供了新的研究思路。
该工作得到了青年千人计划、自然科学基金委和能源材料化学协同创新中心等经费来源的支持。