南京工业大学赖文勇课题组在柔性储能方向取得一系列进展

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电化学储能器件的研究是人们应对能源、环保等一系列问题的重要解决方案，其中超级电容器以其较高功率密度、充放电时间短以及循环稳定性好等性能优势愈发引起人们关注。如何获得高性能柔性超级电容器是实现电子器件柔性化的重要瓶颈。
南京工业大学IAM团队赖文勇教授课题组近年来致力于印刷电子、柔性电子的相关研究，在柔性电化学储能方向取得了一系列进展并得到广泛关注（Advanced Materials, 2016, 28, 5242; Advanced Materials, 2015, 27, 3349; Chemical Society Reviews, 2015, 44, 5181; Nano Energy, 2015, 17, 339; Nano Energy, 2015, 15, 303; Journal of Materials Chemistry A, 2016, 4, 10493; Journal of Materials Chemistry A, 2016, 4, 13754; Journal of Materials Chemistry A, 2016, 4, 4840; Nanoscale, 2016, 8, 11689; Nanoscale, 2015, 7, 16012; Scientific Reports, 2015, 5, 8536; Journal of Materials Chemistry C, 2014, 2, 10369; Nanoscale, 2014, 6, 14354.）。以下是最新发表的三个代表性工作：

（一）高性能PEDOT:PSS电极及其在柔性透明全固态超电容中的应用

柔性透明能量存储器件，因其独特的力学柔性及光学透光性，可以安装在汽车车窗、建筑物玻璃上为交通工具及室内供电，亦可用于可弯曲显示器等柔性、可穿戴电子产品中，其在未来人类社会清洁能源方面具有广阔的应用前景。为了适应柔性透明能量存储器件的发展，有必要制备一类新型柔性透明电极，该电极不仅要具有优越的光电性能，而且要表现出优异的电化学能量存储行为。但是，目前制备该类电极仍存在巨大挑战。

近日，南京工业大学IAM团队赖文勇教授课题组采用简便、低成本多步旋涂掺杂的PEDOT:PSS的方法，成功制备了综合性能优异的柔性透明电极，该电极不仅具有优异的力学柔性，良好的光电性能，亦具有出色的电化学能量存储性能。巧妙地克服了传统电极性能单一等诸多问题, 在新兴柔性电子器件，特别是柔性透明能量转化与存储器件中具有广阔的应用前景。相关成果近日发表在Journal of Materials Chemistry A上（J. Mater. Chem. A, 2016, 4, 10493）

（二）喷墨打印基于PEDOT:PSS/银网格复合电极的柔性透明超级电容器

柔性可穿戴电子器件作为前沿科技受到科研界及产业界的广泛关注。为了适应柔性可穿戴电子产品的发展，制备综合性能优异的柔性电极是该领域亟待解决的问题。但是目前现存的柔性电极，大多性能一般且单一。另外，制作方法多涉及旋涂、滴涂及抽滤转移等过程，浪费原料，不利于大面积及图案化制备。

近日， IAM团队赖文勇教授课题组采用喷墨打印的方法，成功制备了综合性能优异的PEDOT:PSS/银网格复合电极。该复合电极有效地克服了单一材料的缺陷并充分利用各单一材料的优势，不仅具有优异的力学柔性，良好的光电性能，亦具有出色的电化学能量存储行为。喷墨打印不仅节约原料，显著地降低成本，而且可以实现大面积及图案化制作。利用喷墨打印的PEDOT:PSS/银网格作为电极及集流体，成功制备了柔性、透明、精美的全固态能量存储器件。该电极在在新兴的柔性可穿戴电子器件，特别是柔性透明能量转换与存储器件中具有广阔的应用前景。
相关成果近日发表在Journal of Materials Chemistry A杂志上（J. Mater. Chem. A, 2016, 4, 13754 ），并被遴选为热点文章以正封面形式发表。

（三）绿色还原法制备Cu–Co3O4复合纳米材料及其电化学性能研究

如何低成本、绿色合成具有高比电容以及出色循环稳定性的电极材料是电化学储能领域的研究重点。最近，IAM团队赖文勇教授课题组和扬州大学庞欢教授课题组合作，基于前期以树叶还原制备铜纳米材料的研究基础，在水热条件下以树叶为还原剂制备了Cu–Co3O4复合纳米材料。并以所得材料和活性碳作为两电极材料制作了柔性超级电容器。器件具有出色的电化学性能：器件具有530 mF cm-2的面积比电容，最大能量密度为 0.71 mW h cm-3, 最大功率密度为88.6 mW cm-3。此外器件具有出色的循环稳定性，在9.0 mA cm-2的电流密度条件下经历6000次循环后比电容仅损失5.2%。该工作所提出的基于天然树叶的绿色还原法，为制备新型电极材料提供了全新的设计思路。该项工作近期发表在Journal of Materials Chemistry A杂志上（J. Mater. Chem. A, 2016, 4, 4840）。

来源：南京工业大学

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