近年來，純電動車和混合電動車等高性能新能源交通運輸工具的發展態勢強勁，其中，新型的儲能設備的設計和開發是一個關鍵因素。超級電容器具有功率密度高、循環使用壽命長和安全性能優異等突出的優勢，在電化學儲能領域的應用前景巨大。多孔炭材料具有豐富可調的孔道結構和大比表面積等特點，是目前使用的一類超級電容器電極材料。然而，如何基于多孔炭材料實現兼具高功率密度和高能量密度的超級電容器之設計和構筑，依然是一個富有挑戰性的關鍵核心問題。
化工學部邱介山教授領導的“能源材料化工"學術團隊在前期工作基礎上進一步發展了調控碳基材料之表/界面的新技術。基于限域空間的策略，以層狀硅鋁酸鹽蒙脫土為模板，提出并建立了插層-限域碳化-活化的新技術路線，實現了二維多孔片狀炭材料的可控合成，并用于高性能超級電容器的設計構筑。
二維多孔片狀炭納米材料作為超級電容器電極材料，具有突出的特點和優勢：在充放電過程中電解液可以在多孔炭的內部孔道快速傳輸，在高充放電速率下賦予電容器高倍率性能。他們發現，以明膠為碳源，基于這一新技術制備得到的二維片狀多孔納米炭材料，在6 mol L-1 KOH電解液中、100 A g-1的電流密度下，其比電容仍高達246 F g-1，表現出遠優于相同碳源的三維微米級顆粒狀多孔碳的電化學性能。該材料在水系和有機系電解液體系中，在高功率密度下均顯示出較高的能量密度。相關成果作為前封面近期發表在學術刊物Advanced Energy Materials上。
研究表明，這種合成策略可以拓展到多種類型的其它碳源，是一種制備高性能二維多孔片狀納米碳材料的普適性新方法。這一成果為拓展和深化高性能炭基超級電容器電極材料的設計與構筑，開辟了新的技術途經，也為高性能二維納米炭材料的設計合成提供了可資借鑒的新思路。
大連能源化工材料實驗室為美國麥克儀器公司的聯合實驗室，實驗室有3Flex三站全自動多功能吸附儀、2020研究級超高性能全自動吸附儀以及Chemisorb化學吸附儀等多臺麥克儀器，在其超級電容器電極材料的研究中，麥克儀器公司3Flex成為其多孔炭材料表面表征的強有力的工具，該款儀器是一款型儀器，可兼具物理吸附、化學吸附、蒸汽吸附等多種功能，歧管、P0 管、分析站配備獨立的多級傳感器，NLDFT雙等溫線擬合模型使用戶能夠應用氮吸附和二氧化碳吸附等溫線數據得到材料的全范圍孔徑分布（例如碳狹縫孔），壓汞法與氣體吸附法的數據相疊加，能夠自動生成全范圍孔徑分布分析圖。
—部分內容轉自大連理工大學
13
立即詢價
您提交后，專屬客服將第一時間為您服務