南京大學在柔性超級電容器的研究方面取得進展
2016-10-17 來源：中國聚合物網
柔性可穿戴式及便攜式電子器件，要求驅動其工作的供能器件不僅能提供足夠的功率密度及能量密度，還需具有良好的柔韌性。為實現高性能的可穿戴超級電容器，急需探索一種具有高多孔性、高導電性和良好力學穩定性的柔性電極。
南京大學現代工程與應用科學院學院首次以復合雙金屬硫化物為設計思路，采用低成本的普通纖維布為原料，通過物理鍍銀的方式制得柔性基體（可推廣到所有纖維布）；在納米銀的誘發成核作用下，通過控制硫化反應獲得了FeCo2S4-NiCo2S4納米管構建多腳架陣列的新型電極材料。該柔性電極避免了其它非活性添加劑，由于復合硫化物組分間的協同效應、多腳架結構的多孔性和力學穩定性以及銀鍍層賦予的高導電性和強界面結合力，在5 mA cm-2電流密度下比電容達1519 F g-1，均高于相同條件下單一雙金屬硫化物的比電容，經過5000次充放電循環后，比電容保持率高達95.1%；在40 mA cm-2高電流密度下比電容仍可達到1297 F g-1。研究人員使用固態凝膠電解質作為隔膜，組裝得到了對稱型全固態柔性超級電容器。在功率密度1070 W Kg-1下能量密度達到46 Wh Kg-1；在10 mA cm-2電流密度下，循環3000次后器件的電容保持率為92%。
為了展示潛在應用性，研究人員將串聯后的固態電容器制成手環型的柔性器件，成功為智能手機充電。手環型超級電容器可以戴在手腕上，即便直接接觸皮膚，也不會對身體造成傷害。
該項成果以“Wearable High-Performance Supercapacitors Based on Silver-Sputtered Textiles with FeCo2S4-NiCo2S4 Composite Nanotube-Built Multi-tripod Architectures as Advanced Flexible Electrodes”為題發表在《先進能源材料》上（Advanced Energy Materials 2016, 1601234），現代工程與應用科學院學院碩士研究生朱健為第一作者，唐少春副教授和孟祥康教授為通訊作者。該項研究得到了科技部973計劃和國家自然科學基金的支持。
論文鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/wol1/doi/10.1002/aenm.201601234/abstract
南京大學現代工程與應用科學院學院首次以復合雙金屬硫化物為設計思路，采用低成本的普通纖維布為原料，通過物理鍍銀的方式制得柔性基體（可推廣到所有纖維布）；在納米銀的誘發成核作用下，通過控制硫化反應獲得了FeCo2S4-NiCo2S4納米管構建多腳架陣列的新型電極材料。該柔性電極避免了其它非活性添加劑，由于復合硫化物組分間的協同效應、多腳架結構的多孔性和力學穩定性以及銀鍍層賦予的高導電性和強界面結合力，在5 mA cm-2電流密度下比電容達1519 F g-1，均高于相同條件下單一雙金屬硫化物的比電容，經過5000次充放電循環后，比電容保持率高達95.1%；在40 mA cm-2高電流密度下比電容仍可達到1297 F g-1。研究人員使用固態凝膠電解質作為隔膜，組裝得到了對稱型全固態柔性超級電容器。在功率密度1070 W Kg-1下能量密度達到46 Wh Kg-1；在10 mA cm-2電流密度下，循環3000次后器件的電容保持率為92%。
圖1. 以普通纖維布為原料制備多角架陣列結構復合電極材料的過程示意圖
圖2.（a）器件扭曲實物和示意圖；（b）不同扭曲角度下器件的CV曲線；（c）器件串聯示意圖；（d）器件電容隨面積的變化；（e）將器件串聯制成手環電容器為智能手機充電。
該項成果以“Wearable High-Performance Supercapacitors Based on Silver-Sputtered Textiles with FeCo2S4-NiCo2S4 Composite Nanotube-Built Multi-tripod Architectures as Advanced Flexible Electrodes”為題發表在《先進能源材料》上（Advanced Energy Materials 2016, 1601234），現代工程與應用科學院學院碩士研究生朱健為第一作者，唐少春副教授和孟祥康教授為通訊作者。該項研究得到了科技部973計劃和國家自然科學基金的支持。
論文鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/wol1/doi/10.1002/aenm.201601234/abstract
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（責任編輯：xu）
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