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孙庚志教授课题组在Adv. Mater.上发表高分散超薄氢氧化镍纳米片在能源存储方面的新进展
 添加时间:2017/09/28 发布: 管理员
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   可穿戴电子设备的快速发展,具有功率密度高、使用寿命长、质轻、柔性的储能器件受到广泛的关注。纤维状超级电容器作为一种新型可编织/穿戴能源存储器件,因兼具上述优点而得到众多研究者的青睐。氢氧化镍作为一类过渡金属氢氧化物,具有无毒、环境友好、易于制备、理论比容量高等优点,在储能设备中有广阔的应用前景。目前,合成氢氧化镍的常用方法有水热法和共沉淀法等,通过调节这两种合成方法的实验参数可以获得具有不同形貌的氢氧化镍,例如纳米颗粒、纳米线、纳米管、纳米球等。然而,在将氢氧化镍作为电活性物质应用于超级电容器时,这些纳米结构存在以下缺点,例如尺寸大、导电性差、聚集严重等问题导致电解质离子在氢氧化镍活性材料中的扩散速率慢、氢氧化镍的利用不充分、电极电化学性能差、电化学循环性能低、机械稳定性差、倍率性能差。从电化学原理出发,氢氧化镍需要具备稳定的晶体结构以实现长电化学稳定寿命、小尺寸和超薄结构以缩短电子与电解质离子传输路径,增加材料比表面积。然而,目前的合成方法都无法获得溶液中高分散的超薄氢氧化镍纳米片


   以上问题,南京工业大学IAM团队孙庚志教授课题组设计了一种简单、宏量、环境友好的合成方法制备溶液中高分散的超薄β-氢氧化镍纳米片,所获材料具有二维层状结构和快速的质子扩散性能,高导电率的碳纤维作为自支撑骨架采用简单的浸渍方式可将活性材料负载于碳纤维表面。基于该复合纤维的全固态纤维状超级电容器表现出优异性能(能量密度11.3 mWh cm-3和功率密度0.3 W cm-3,即使在弯折的条件下,该柔性器件的性能基本保持不变。因此,该全固态纤维状超级电容器在柔性/可穿戴电子设备领域具有极大的应用前景。由于此项研究为制备高分散超薄纳米片提供了新的研究思路,对构建其它储能器件亦具有借鉴意义。


 文章链接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201703455/full


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