欧美色盟,色婷婷AV一区二区三区之红樱桃,亚洲精品无码一区二区三区网雨,中国精品视频一区二区三区

歡迎來到化學加！萃聚英才，共享化學！化學加，加您更精彩！客服熱線：400-8383-509
  1. 首頁
  2. 資訊

浙江理工武觀團隊在纖維基超級電容器領域新進展

來源：浙江理工大學材料科學與工程學院      2022-07-19
導讀：?近日，浙江理工大學材料科學與工程學院武觀研究員團隊，在纖維基超級電容器的高能量密度和實際應用方面取得了系統原創性成果，陸續在Angewandte Chemie International Edition、ACS Nano等國際重要刊物上發表多篇學術論文，為新能源工程材料及智能可穿戴領域的創新發展和產業化提供有效途徑。
高容量柔性儲能技術是推動當今可穿戴設備、新能源、碳中和等重大領域可持續發展的關鍵之一。其中，纖維基超級電容器具有可編織、充電快、比容量高、形變供電優、長循環壽命、高耐環境、穩定安全等優點，已成為高性能柔性儲能技術的核心材料。然而，受限于纖維電極無序結構、小孔隙率和低電化學活性，造成離子動力學擴散/存儲受阻，導致纖維基超級電容器表現出低的能量密度和實際應用。因此，如何精確構筑纖維有序微結構、大孔隙率及高電化學活性，實現高能量密度及實際供電應用，是當今新能源領域極具挑戰性的課題之一。

近日，材料科學與工程學院武觀研究員團隊，在纖維基超級電容器的高能量密度和實際應用方面取得了系統原創性成果，陸續在Angewandte Chemie International Edition、ACS Nano等國際重要刊物上發表多篇學術論文，為新能源工程材料及智能可穿戴領域的創新發展和產業化提供有效途徑。
2022年2月，在Angewandte Chemie International Edition雜志上發表了題為《Microfluidic Fabrication of Hierarchical-Ordered ZIF-L(Zn)@Ti3C2Tx Core-Sheath Fibers for High-Performance Asymmetric Supercapacitors》的文章。該工作從設計纖維電極的有序微結構和多孔界面入手，開發微流控組裝和限域微通道反應新方法，構建了分級有序的ZIF-L(Zn)@Ti3C2Tx芯鞘纖維材料。該芯鞘纖維通過Ti-O-Zn/Ti-F-Zn鍵橋連，具有各向異性結構、有序離子通道、豐富微/介孔垂直界面、高界面電子傳導和可大規模制備的優點，極大地促進了電解質離子動力學遷移和插層存儲。ZIF-L(Zn)@Ti3C2Tx芯鞘纖維，在1M H2SO4液態電解質中具有大容量 (1 A cm-3電流密度下容量為1700 F cm-3) 和優異的倍率性能 (150 A cm-3電流密度下容量為845 F cm-3)。再者，構筑的非對稱固態電容器具有高能量密度 (19.0 mWh cm-3)、優異循環穩定性 (20000圈)，實現大變形/可穿戴供電和耐高低溫特性。得益于以上優異的性能，將纖維構筑成芯片式超級電容器，成功實現了自然光誘導的自供能應用設計，可為LEDs、光纖燈、電風扇和水位/地震報警設備供電。
論文鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202115559
2022年6月，在Angewandte Chemie International Edition雜志上發表了題為《Interfacial Polymetallic Oxides and Hierarchical Porous Core-Shell Fibres for High Energy-Density Electrochemical Supercapacitors》的文章。該工作通過限域自組裝和原位相分離策略合成異質結構多金屬氧化物/多孔石墨烯微核-殼纖維(PMO-PGF)。在高溫煅燒過程中，多金屬氧化物通過原位相分離反應遷移并沉積到石墨烯纖維表面，同時在石墨烯纖維表面及內部形成豐富的多孔通道。PMO-PGF具有豐富的微介孔通道 (孔容：0.49 cm3 g-1, 孔徑分布: 0.76-14.7 nm)、高比表面積 (432.67 m2 g-1)、大電化學活性以及優異的界面電子傳導。因此，PMO-PGF在6M KOH電解質中表現出高面積比電容 (2959.78 mF cm-2) 和可控的法拉第贗電容。此外，基于PMO-PGF組裝的全固態纖維狀超級電容器在PVDF-HFP/EMIMBF4中呈現出超高的能量密度 (187.22 μWh cm-2)、大的面積比電容 (862.72 mF cm-2) 和長的循環穩定性 (20000次循環后電容保留95.8%)。基于以上優異的電化學儲能性能，該纖維基超級電容器實現了為各種電子器件供電的實際應用。
論文鏈接：https://doi.org/10.1002/ange.202203765
2022年7月，在ACS Nano雜志上發表了題為《Two-Dimensional Hybrid Nanosheet-Based Supercapacitors: From Building Block Architecture, Fiber Assembly, and Fabric Construction to Wearable Applications》的綜述文章。圍繞纖維微觀基元、介觀纖維到宏觀織物的多尺度研究對象，從化學組裝和制備出發，對二維復合材料纖維基超級電容器的最新研究進展進行了總結。系統概括了：(1) 微觀二維基元設計：基于表面修飾、贗電容耦合、異質結構調控與界面共價/靜電組裝等，構筑的二維復合基元能夠高效促進電子傳導、電荷轉移和離子吸附；(2) 有序介觀纖維組裝：基于各種紡絲方法 (濕法紡絲、干法紡絲、靜電紡絲、微流控紡絲和限域組裝) 制備具有各向異性、均一多孔、垂直排列、中空網絡、異質結構等的有序纖維，大幅提升了纖維中的離子動力學擴散及存儲能力；(3) 多功能宏觀織物裝配：基于微流體、氣噴紡絲，3D打印技術等先進紡絲技術制備的多功能織物，具有高力學強度/柔性、大導電性和優循環壽命，同步提升了器件的機械柔性和能量密度；(4) 可穿戴實際應用：優化集成了柔性超級電容器、發電裝置和電子器件，實現了穿戴供電、自供能、健康管理和續航應用。此外，作者針對纖維基超級電容器的難點與挑戰，著重討論了二維基元材料、介觀纖維、宏觀織物及可穿戴應用的優/缺點和未來發展方向，為高性能纖維基超級電容器可控設計、創新發展和實際應用提供了理論基礎和技術參考。
論文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsnano.2c02841
參考資料：https://mse.zstu.edu.cn/info/1060/5204.htm


聲明：化學加刊發或者轉載此文只是出于傳遞、分享更多信息之目的，并不意味認同其觀點或證實其描述。若有來源標注錯誤或侵犯了您的合法權益，請作者持權屬證明與本網聯系，我們將及時更正、刪除，謝謝。 電話：18676881059，郵箱：gongjian@huaxuejia.cn