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材料学院李镇江教授团队在超级电容器电极材料研究领域取得新突破

作者:潘超超 审核:谢广文 张岩 来源:材料学院 编辑:   点击: 日期:2022-05-18

近日,材料学院李镇江教授团队在超级电容器电极材料研究领域取得突破性进展,该成果以“The semicoherent interface and vacancy engineering for constructing Ni(Co)Se2@Co(Ni)Se2heterojunction as ultrahigh-rate battery-type supercapacitor cathode”为题发表在国际知名学术期刊《Advanced Functional Materials》(2022,DOI: 10.1002/adfm.202202063,影响因子18.808)上。材料学院赵健副教授为第一作者,李镇江教授为通讯作者,威尼斯新版本下载为唯一通讯单位。

近年来,超级电容器以其快速充放电、功率密度大及循环寿命长等特性已成为一种极具发展潜力的能量存储装置,引起了人们的广泛关注。电极材料作为构建超级电容器的核心部件之一,决定着其性能的优劣。因此,开发高性能电极材料就成为本领域的热点和难点课题。研究表明,Ni/Co硒化物具有较高的理论比电容、优异的氧化还原特性及高的电化学活性等优势,被认为是一种理想的电池型超级电容器电极候选材料。然而在现有研究结果中,测试的比电容却远低于其理论值,尤其是在高电流密度下的倍率性能较差,无法满足新一代高性能超级电容器电极材料的需求。针对上述问题,该团队研究人员首次构筑了一种具有半共格界面特性的Ni(Co)Se2@Co(Ni)Se2异质结,同时在其内部引入了丰富的硒空位,这不仅可以调节其电子结构,从根本上提高了电子/离子传输速率,而且还降低了离子吸附能,同时,在离子扩散路径中极大地提高了离子的化学亲和力。电化学性能测试结果表明:此电极材料可呈现出大的比电容和超高的倍率特性,同时,构筑出的超级电容器也具有高比能量密度和长循环寿命。这项研究工作为设计高性能电池型电极材料提供了可靠策略,极大地推动了其商业应用过程。

本课题研究得到了国家自然科学基金、泰山学者人才工程、山东省高校青创人才引育计划、山东省高校青创科技计划及山东省自然科学基金等项目的资助。

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