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乐鱼官方网站:材料与能源乐鱼官方网站柳清菊团队在超级电容器电极材料方面的研究取得新进展

editor 提交于 周日, 09/17/乐鱼官方网站 - 11:38

近日,云南大学材料与能源乐鱼官方网站、云南省微纳材料与技术重点实验室柳清菊教授团队在ACS Energy Letters(IF = 22)上发表研究论文“Dual-supports by cation vacancies and surface optimization for CoNiSe2-based hybrid supercapacitors with high energy density”(DOI:https://doi.org/10.1021/acsenergylett.3c01161 ),云南大学为唯一完成单位,材料与能源乐鱼官方网站博士生卢清杰为第一作者,柳清菊教授、张裕敏副研究员为通讯作者。

超级电容器由于具有功率密度高、充放电速率快、安全性好等优点,被认为是具有巨大潜力的新型储能器件。然而,较低的能量密度限制了其广泛应用,而电极材料是提升其能量密度的关键。相较于目前主流的过渡金属氧化物,过渡金属硒化物理论上具有更高的电导率且更容易发生电化学氧化还原反应。然而,目前所报道的过渡金属硒化物基超级电容器的能量密度仍未得到有效提升,其原因可以归结于较差的表面化学性质以及电极材料的低利用率。基于此,该论文选择具有丰富活性位点的Co/Ni基多元过渡金属硒化物为研究对象,通过表面活化处理以及引入阳离子空位实现对其在多个层面上的改性。基于此得到的不对称超级电容器可以实现106.2 Wh Kg-1 的高能量密度,相应的功率密度为0.77 KW Kg-1,高于国际上最新的同类报道。表征与计算结果表明,表面活化处理明显改善了电极材料的表面化学性质;阳离子空位的引入一方面暴露了更多的金属活性位点,提高了电极材料的利用率,另一方面提升了金属活性位点的反应活性,降低了相应的电化学氧化还原反应的势垒。该项工作的改性策略和动力学研究结果对高性能超级电容器电极材料的设计提供了新的思路。

 

图1 电极材料的合成示意图

 

图2 空位的球差电镜图片、ToC图、组装的不对称超级电容器示意图

该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、云岭学者专项计划、云南大学“双一流”建设等项目的支持,以及云南省微纳材料与技术重点实验室、云南大学电镜中心、云南大学先进计算中心、云南大学现代分析测试中心等研究平台的支持。

供稿:材料与能源乐鱼官方网站

编辑:李哲

责任编辑:王崴

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