青岛大学赵修松教授/王宪芬副教授团队AFM : 在柔性储能器件电极材料研究领域取得重大进展

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近期，青岛大学材料科学与工程学院博士研究生王超（导师：赵修松教授、王宪芬副教授）在柔性储能器件电极材料研究方向取得重大进展，其关于“Hollow Rutile Cuboid Arrays Grown on Carbon Fiber Cloth as a Flexible Electrode for Sodium-Ion Batteries”的工作在国际材料领域顶级期刊《Advanced Functional Materials》上发表。

近年来，越来越多的电子设备正在向着轻薄化、柔性化和可穿戴的方向发展。作为柔性设备的能源供给，柔性储能器件的研究成为储能领域的热点。研发具有高容量、快速充放电能力和优异循环稳定性能的柔性电极材料是发展柔性储能器件的关键。王超等使用水热合成和原位刻蚀的方法，将二氧化钛空心矩阵生长于碳纤维布上，构建无集流体、无粘结剂的一体化电极材料，应用于柔性钠离子电池中，表现出优异的电化学性能。以此柔性电极组装的柔性全电池具有优异的电化学性能和弯曲状态下的机械性能，完全满足柔性钠离子电池的需要。

柔性电极具有较高的电荷存储容量、较低的固体扩散电阻和优异的机械性能，是制造柔性储能装置的必要条件。本文介绍了一种用碳纤维布(H‐TiO₂@ cfc)支撑的空心金红石TiO₂长方体阵列合成复合材料的方法。这种复合材料用作钠离子存储的自支撑阳极和无粘结阳极，在0.1 C时可提供287.3的可逆电荷容量，在50 C时可提供103.3 mAhg^-1的可逆电荷容量。观察到的H‐TiO₂@CFC电极优异的电化学性能主要归因于其独特的结构，它促进离子传输，提高电子导电性，并使表面对钠离子具有活性反应性。原位X射线衍射表征结果显示，在电化学循环过程中，空心金红石TiO₂在H‐TiO₂@ cfc中的应变结构几乎为零。电荷存储机制的分析揭示了一个显著的伪电容贡献的电荷存储，解释了观察到的高速率性能的电极。以H‐TiO₂@CFC为阳极、Na₃V₂(PO4)₃为阴极制备的柔性全电池显示出优良的电化学性能和抗机械变形的柔性，显示出用于柔性电池的H‐TiO₂@CFC复合材料的巨大前景。

王超主要从事柔性电极材料在储能器件中的应用研究。在攻读博士学位期间以第一作者或共同一作发表SCI论文9篇（中科院一区论文7篇，二区论文2篇），其中发表的期刊包括Advanced Functional Materials，Small，Chemical Engineering Journal，Carbon等著名国际学术期刊，申请中国发明专利2项。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202002629

来源：青岛大学

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