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大連化物所開發出高能量密度的柔性鈉離子微型超級電容器
http://www.belolats.com2019-11-05 16:28:08大連化學物理研究所

  近日,中國科學院大連化學物理研究所二維材料與能源器件研究組(DNL21T3)研究員吳忠帥團隊與中科院院士包信和團隊合作開發出具有高能量密度、高柔性、高耐熱性能的柔性平面鈉離子微型超級電容器。

大連化物所開發出高能量密度的柔性鈉離子微型超級電容器

  微型化電化學儲能器件已被廣泛認為是柔性化、微型化、智能化集成電子產品的關鍵電源,如遙感器、微型機器人和自供電微系統等。雜化微型超級電容器,因結合微型電池的高能量密度和微型超級電容器的高功率密度的優點,是一種新型的微型電化學儲能器件。相對于金屬鋰,鈉資源豐富、成本低廉、且鈉的電化學性能與鋰相似,因此,開發出鈉離子微型儲能器件具有重要的應用前景。

  最近,該團隊以海膽狀的鈦酸鈉為電池型的負極、多孔活化石墨烯為電容型的正極,結合高壓離子液體凝膠電解液,成功構建了柔性化平面鈉離子微型超級電容器。通過電池型負極和電容型正極的有效耦合,該鈉離子微型超級電容器能夠在3.5 V的高壓下穩定工作,具有高能量密度37.1 mWh/cm3和超低的自放電速率(44h,從3.5V到2.1V)。該鈉離子微型超級電容器具有多方向快速離子擴散通道,極大地降低了電荷轉移電阻,并顯著提高了功率密度。同時,由于器件的平面幾何結構和離子凝膠電解液的不可燃性,該微型器件具有良好的機械柔韌性和80℃的高溫穩定性。

  上述工作得到國家自然科學基金、國家重點研發計劃等的資助。相關研究成果發表在《先進科學》(Advanced Science)上。

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