繽紛的落葉，被科學“魔杖”輕點，竟變成性能良好的電容器正極。記者5日從南開大學獲悉，該校材料科學與工程學院周震教授課題組以校園中尋常落葉為原料，制備出高效的正極材料，大大提高了鈉離子電容器整體性能。這一成果發(fā)表在最新一期《先進功能材料》，還得到國家重點研發(fā)計劃項目資助。
據(jù)介紹，因兼顧電池高能量密度和超級電容器高功率密度優(yōu)點，鈉離子電容器作為一種新型儲能器件而廣受關注。但現(xiàn)有鈉離子電容器正極材料單位重量中能量存儲量要遠遠小于負極，要想使二者具有相同儲電量就不得不制作大而厚重的正極，正是這一點大大限制了鈉離子電容器在儲能領域的廣泛應用。周震介紹說，現(xiàn)有鈉離子電容器多以商業(yè)活性炭為正極，他們團隊獨辟蹊徑，以梨樹葉為原料，成功制備出擁有高比表面積的生物質碳材料作為吸附型正極。與商業(yè)活性炭比，這種以樹葉制備的生物質碳材料表現(xiàn)出了對陰離子快速的吸脫附特性和突出的循環(huán)穩(wěn)定性，大幅提升電容器存儲電量和充放電速度。
此外，課題組還通過靜電紡絲技術，引入碳納米管，設計制備了二氧化鈦和碳納米管均勻分散于碳材料中的納米棒，作為嵌入型負極。課題組將上述兩種材料通過合理匹配，組裝成了鈉離子電容器。該器件表現(xiàn)出很高的能量密度、優(yōu)異的功率密度及超長的循環(huán)穩(wěn)定性，有效解決了現(xiàn)有電容器存在的正負極電化學反應動力學不匹配等問題，通過成功驅動迷你風扇實驗，進一步證明該鈉離子電容器擁有高的電壓輸出。該成果為鈉離子電容器后續(xù)研究發(fā)展提供了全新思路，也為進一步實用化提供了可能。 |
