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我研究院师生在《Journal of Materials Chemistry A》上发表论文
发布时间:2019年03月27日 12:17 | 浏览次数:


近日,我校材料科学与工程学院绿色材料与冶金研究院的研究团队,在能源材料领域顶级期刊《Journal of Materials Chemistry A》(影响因子:9.93)上在线发表了题为“Boosting the electrochemical performance through proton transfer for the Zn-ion hybrid supercapacitor with both ionic liquid and organic electrolytes”J. Mater. Chem. A, 2019, DOI:10.1039/C9TA01256G)的研究论文。江苏大学为该论文的第一完成单位,我校副研究员周海涛、硕士研究生刘超、副研究员伍建春为该论文的共同第一作者,我校杨建红教授与挪威科技大学的De Chen教授为共同通讯作者。

  由于锌资源的非常丰富且成本低,近期,学术界提出采用锌离子混合超级电容器作为锂离子超容技术之外的高功率大容量储能器件的候选者。然而,同时满足高体积能量密度和高功率密度,对于混合型超级电容器来说,仍然是一个挑战。周海涛等研究人员首次报告了采用功能化的低比表面积纳米海绵碳作为正极材料;Zn(CF3SO3)2在离子液体([EMIM][CF3SO3])和乙腈中作为电解质的锌离子混合超级电容器,首次提出了质子转移机制引发碳材料赝电容效应,并通过实验和理论计算,揭示了优化后的海绵碳的中孔结构和表面官能团可以显着提高材料的电化学性能。离子液体型软包电容器(2.4V)的体积能量密度可高达54.3 Wh L-1。采用乙腈替换离子液体作为溶剂后,该器件实现了在18.8 Wh L-1的超高功率密度,达到了17.7 kW L-1,乙腈型的电容器仅需11秒就可以实现完全充放电。更重要的是,该锌离子混合电容器在60000次循环中没有容量衰减,实现了非常稳定的电化学性能。该项研究提出了一种设计碳正极材料的新方法,采用富含中孔和羟基基团的碳材料增强锌离子混合超级电容器的电化学性能,该研究开辟了功率型双离子储能器件研究的新途径。

1 质子转移机制引发碳材料赝电容效应机理图


该研究获得国家自然科学基金项目51702131, 51774151),江苏省自然科学基金SBK2017041705项目,江苏大学绿色材料与冶金研究院科研启动资金(5501670001, 5501670002等的资助。

文章链接:https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ta/c9ta01256g#!divAbstract


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