收藏本站

钛酸鈉牽手石墨烯打造高能量、高功率微型電容器

作者:管理員

图片1.png

柔性鈉離子微型超級電容器示意圖受訪單位供圖

把海膽狀的钛酸鈉作爲負極,多孔活化石墨烯作爲正極,當它們結合時會産生怎樣的“火花?記者近日從中國科學院大連化學物理研究所獲悉,該所吳忠帥研究員團隊與包信和院士團隊合作,讓海膽與石墨烯結合,開發出具有高能量密度、高耐熱性能的柔性鈉離子微型超級電容器。

微型傳感器、微型機器人、自供電微系統等都離不開微型電化學儲能器件,該器件主要是指一類電極尺寸在微米範圍內的小型化電源,被認爲是柔性化、微型化、智能化集成電子産品的關鍵電源,目前主要分爲微型電池和微型超級電容器,以及近年來出現的雜化微型超級電容器。

據介紹,微型電池具有較高的能量密度,但其功率密度較低;微型超級電容器具有較高的功率密度,但能量密度又較低。而雜化微型超級電容器則結合了微型電池的高能量密度以及微型超級電容器的高功率密度的優點,成爲一種新型的微型電化學儲能器件,這其中比較有代表性的就是锂離子微型超級電容器。

锂離子微型超級電容器具有較高的能量密度和功率密度,但其大規模應用受制于金屬锂的資源限制和較高的開發成本(锂的地殼豐度爲0.006%)。與此相反,鈉的地殼資源豐富,占比達2.74%,開發成本較爲低廉,與锂的電化學性能也較爲相似,開發出鈉離子微型超級電容器具有重要的應用前景。

中科院大连化物所研发团队将海膽状的钛酸钠作为电池型的负极,多孔活化石墨烯为电容型的正极,结合高压离子液体凝胶电解液,成功构建出柔性化钠离子微型超级电容器。他们通过电池型负极和电容型正极的有效耦合,使钠离子微型超级电容器能够在3.5伏的高壓下穩定工作,高能量密度達到37.1毫瓦時/立方厘米,並形成超低的自放電速率。

研發人員介紹,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,並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。

                                                                                                                              (来源-人民网)