全固态柔性超级电容器研究新进展:导电聚合物/阴离子粘土复合纳米阵列

small超级电容器具有功率密度高、使用寿命长、环境友好等优势,在便携式器件和混合动力汽车等领域有重要的应用前景。目前,超级电容器电极材料主要集中在碳材料、导电聚合物以及金属氧化物/氢氧化物等,但单一材料在实际使用中很难同时满足高能量密度、快速充放电、长使用寿命的需求。尽管通过材料复合或微纳结构调控,人们在超级电容器材料研究领域取得了较快的进展,但寻求高效、低成本的超电容电极材料仍然面临挑战。

立足于发展新型高效的超电容材料这一研究目标,北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室段雪院士、卫敏教授课题组在新型全固态柔性超级电容器研究方面取得重要进展。他们利用电化学合成法快速制备了导电聚吡咯(PPy)@钴镍水滑石(CoNi-LDH)核壳式复合纳米阵列材料;整个合成过程仅用十分钟完成,得到了结构致密、规整有序的核壳式纳米阵列。以PPy@CoNi-LDH作为正极,石墨烯为负极,PVA/KOH为固态电解质,成功组装了一种新型全固态柔性超级电容器。在功率密度为2.4 kW kg–1时,其能量密度高达46 Wh kg−1;循环测试20000次后,其比电容提升15%,表明该器件具有较高的稳定性和循环寿命。此外,该器件还具有良好的柔韧性:弯曲180°条件下,其比电容依然能够保持87%。该电极材料制备简单快捷、成本低廉、性能优异,有望应用于柔性电子器件领域。相关工作发表在Small

该工作得到了国家科技部973计划和国家自然科学基金的资助。

online casino