美国科学家研制出新型电极材料 让电池既有高储能容量又可快速充放电
超级电容能够比传统电池更快速地实现充放电,但其无法存储大量电能。
近日,德雷塞尔大学 (Drexel University)的科学家团队应用其开发的导电聚合物纳米复合材料MXene(二维过渡金属碳化物或碳氮化物),开发了一种全新电极材料,应用其制备的化学电池既拥有超级电容的高速充放电速度,也有传统电池的高储能容量特性,这种新型电极可以用于制造能够在数秒内快速充电的电子设备。
等待设备充满电的焦虑想必每个人都经历过,导电聚合物纳米复合材料MXene可以极大地改进电极电导率,高比表面积提高储电性能,同时柔性的超级电容提供更长的充电次数和寿命。德雷塞尔团队的领导者Yury Gogotsi教授表示“这篇论文驳斥了普遍被接受电池和准电容器的化学充电过程总是比超级电容(双层电容)物理充电速度慢的固有观念,我们展示了应用MXene材料的电极能够在数十毫秒内快速充电。这清除了研发超速储能设备的研发道路的障碍,它们能够在数秒内快速充放电,而存储的电能远高于传统的超级电容”。
这种新型材料的结构决定了其优秀的特性,其化学通式可用Mn+1XnTz表示,其中M指过渡族金属(如Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Sc等),X指C或/和N,n一般为1-3,Tz指表面基团(如O2-、OH-、F-、NH3、NH4+等)。目前,MXenes主要通过HF酸或盐酸和氟化物的混合溶液将MAX相中结合较弱的A位元素(如Al 原子)抽出而得到。它具有石墨烯高比表面积、高电导率的特点,又具备组分灵活可调,最小纳米层厚可控等优势,已在储能、吸附、传感器、导电填充剂等领域展现出巨大的潜力。
论文链接:
https://www.nature.com/articles/nenergy2017105
来源:cnBeta
免责声明:部分资料来源于网络,转载的目的在于传递更多信息及分享,并不意味着赞同其观点或证实其真实性,也不构成其他建议。仅提供交流平台,不为其版权负责。如涉及侵权,请联系我们及时修改或删除。邮箱:info@polymer.cn
相关进展
美加州大学洛杉矶分校段镶锋教授:多孔石墨烯复合材料可增强电极性能
诚邀投稿
欢迎专家学者提供稿件(论文、项目介绍、新技术、学术交流、单位新闻、参会信息、招聘招生等)至info@polymer.cn,并请注明详细联系信息。高分子科技®会及时推送,并同时发布在中国聚合物网上。
欢迎加入微信群 为满足高分子产学研各界同仁的要求,陆续开通了包括高分子专家学者群在内的几十个专项交流群,也包括高分子产业技术、企业家、博士、研究生、媒体期刊会展协会等群,全覆盖高分子产业或领域。目前汇聚了国内外高校科研院所及企业研发中心的上万名顶尖的专家学者、技术人员及企业家。
申请入群,请先加审核微信号chemshow (或长按下方二维码),并请一定注明:高分子+姓名+单位+职称(或学位)+领域(或行业),否则不予受理,资格经过审核后入相关专业群。