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米淇行星球磨儀助力西南科技大學材料國重實驗室在納米能源材料研究領域取得新進展
發布時間:2018年7月31日 編輯:米淇科技   已被瀏覽: 2757 次

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    近日,西南科技大學四川省非金屬復合與功能材料重點實驗室——省部共建國家重點實驗室培育基地(簡稱“材料國重實驗室”)裴重華教授課題組與南京大學環境材料與再生能源研究中心周勇教授課題組合作,通過材料微觀結構設計,制備出了三維微/納米陣列結構的碳基四氧化三鈷復合電極材料,該電極材料ji大地gai善了電極反應過程中離子的動力學行為,能you效解決超級電容器離子擴散效率低的問題。米淇行星球磨儀幫助實驗室在微納米材料精細研磨實驗材料提取步驟發揮了重要作用,球磨儀可以將材料研磨至0.1微米粒徑,為下一步納米材料實驗建立了良好的基礎。

該研究成果發表在納米能源領域頂尖期刊《Nano Energy》,題目為Multi-Channeled Hierarchical Porous Carbon Incorporated Co3O4 Nanopillar Arrays as 3D Binder-Free Electrode for High Performance Supercapacitors,DOI:10.1016/j.nanoen.2015.11.038。


《Nano Energy》是中國科學院JCR分區工程技術類一區TOP期刊,期刊影響因子10.33。這是材料國重實驗室今年上半年在Small期刊(影響因子8.36)發表高水平論文后的又一新突破。ㄍㄓ崋T:王娟)

成果介紹:

超級電容器因其率密度高、充電時間短、使用壽命長以及工作范圍廣泛等優勢,在眾多儲能器件中占有重要地位。以其為代表的電化學儲能系統不僅需要材料具有高的理論容量,還要求材料具有合理的結構,只有這樣才能有效權衡超級電容器的能量密度和功率密度,滿足器件對化學電源的要求。然而,目前超級電容器電極材料多為實心結構,導致電極反應中離子的擴散效率較低,嚴重制約了材料的電化學性能。

為了解決這一問題,裴重華教授領導的科研團隊從材料的微納米結構設計出發,通過水熱法制備出了具有三維微/納米陣列結構的碳基四氧化三鈷復合材料。與普通的電極材料相比,該材料具有連續的離子通道,即微/納米陣列之間的大通道及其內部的小通道。當材料的內部管道被電解液浸潤之后,離子可以同時從材料外表面和管道內表面向管壁擴散,從而顯著減小了離子的擴散距離和擴散阻力,提高了材料的孔隙利用率。此外,該材料還具有大孔-介孔-微孔的多級孔結構。其中,大孔能夠儲存離子源和電解液,介孔貢獻了有效的離子擴散通道,微孔提供了足夠的反應接觸面積,也使得離子的擴散距離大幅縮短,材料電化學性能得到有效提升。在未使用粘結劑的情況下,利用CWs-Co3O4作為超級電容器電極,在電流密度為0.5A/g時,其容量可達987.9F g-1,在2000次循環之后其容量保持率高達94.5%。該項工作所構筑的連續離子通道和多級孔結構,不僅可以顯著提高超級電容器中電極反應的離子的擴散效率,而且為改善器件的整體動力學行為提供了新的思路,對于制備高性能能量存儲器件具有重要意義。
發布時間:2018-07-31
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