基于生物材料的柔性超级电容器

AEnM随着可穿戴电子的飞速发展,质量轻、高效率的柔性能源储存装置受到了广泛关注。超级电容器作为储能装置,具有功率密度高、快速充放电、寿命长和安全性等优点,最有希望作为电源应用于可穿戴电子上。目前柔性超级电容器材料成本较高、比容量比较低,严重制约了其在可穿戴电子的应用。华中科技大学武汉光电国家实验室申燕教授、王鸣魁教授和生科院的杨光教授合作,李少慧博士生等利用天然细菌纤维素制备了一种低成本、高性能的复合电极材料,显著提高了柔性电极的电化学性能,在1A/g的电流密度下,其比电容可达656 F/g,在经过1000次充放电循环后,其比电容没有明显的下降。这是世界上目前关于细菌纤维素在储能装置中的首次应用研究报道。相关结果发表在Advanced Energy Materials上。

这种复合电极是用细菌纤维素作为柔性基底,以多壁碳纳米管为导电层,电沉积聚苯胺获得。细菌纤维素具有高结晶度(可达95%)和高的聚合度(DP 2000–8000),其杨氏模量高达138 GPa,抗张强度至少2 Gpa,并且具有良好的生物可降解性,因此这种复合电极材料具有很好的机械性能和环境友好性。显然,这种复合电极材料的原料便宜,制作工艺简单,因此具有很高的实用性。该工作中提出的细菌纤维素作为柔性基底,可望在柔性传感器、柔性穿戴电子、电子皮肤等方面获得广泛应用。

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