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基于多孔电极材料的新型电池
2019-10-23 13:49   审核人:

随着传统化石能源的逐渐枯竭及日益严重的环境污染,人们对新型储能技术的需求越来越迫切。(图1)

图1:各类主流储能技术的能量与功率密度比较

团队主要围绕多孔电极材料,开展其在新型储能器件领域的特色研究。研究的二次电池包括:锂离子、钠离子及锂硫电池、金属空气电池(锂空及锌空);超级电容器包括:赝电容超级电容器、混合电容超级电容器及光辅助充电超级电容器;燃料电池包括:氢氧燃料电池、液体燃料电池(甲醇、甲酸、水合肼)。

图2:以纳米多孔金属复合电极为基础制备的超薄全固态超级电容器

以多孔金属电极为基础,可原位制备复合电极,用于超级电容器的研究。如图2所示,在超薄纳米多孔金电极上原位制备聚吡咯复合电极,进而结合凝胶电解质组装成柔性全固态超级电容器,电容器的厚度仅为600 nm,在应用于可穿戴电子等领域。

纳米多孔金属材料在燃料电池及二次电池领域展示了良好的性能。课题组制备的基于纳米多孔金催化的甲酸燃料电池电堆获得了高能量密度及长寿命(图3)。以纳米多孔Si/Cu0.83Si0.17/Cu为电极制的锂离子电池,在经过500圈循环充放电后,仍然保持高容量(820.4 mAh g-1)。

图3:以纳米多孔金属材料制备的燃料电池电堆及其性能

代表性论文:

Adv. Mater.,2018, 30, 1801152;Adv. Mater.,2017, 29, 1606922;J. Mater. Chem. A,2016, 4, 9670;J. Mater. Chem. A,2016, 4, 920;NanoEnergy,2014,10, 125;J. Mater. Chem. A,2014, 2, 14822;Adv. Mater.,2011, 23, 4098.

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