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【行业资讯】石墨烯复合材料在储能领域性能改善新策略
来源: 时间: 2020-05-27 浏览: 5453

石墨烯优异的电学性能、力学性能以及化学性能,使其受到国内外科学家的广泛关注。研究发现,石墨烯复合材料在储能和催化方面具有很好的应用前景。更重要的是石墨烯表面可通过不同策略进行修饰,包括材料复合、掺杂、缺陷工程和界面工程等。因此,石墨烯复合材料成为电子器件中电极材料的理想选择。近期,国内外研究者提出了一些新的策略来促进石墨烯复合材料在储能领域的应用。

(1) 构建垂直石墨烯来抑制双极性导电聚合物ACP的电荷陷阱效应

将垂直石墨烯与ACP复合,用以抑制n掺杂过程中常发的电荷陷阱效应,从而获得高能量密度和长久稳定性的超级电容器。垂直石墨烯中,石墨烯的生长方向垂直于基材,具有独特的形态特征和出色的导电性。石墨烯片层彼此独立,避免了平面堆叠石墨烯中常见的团聚和由此引发的分散问题。在此类三维垂直石墨烯上沉积ACP,较好的提升了ACP与基底的接触面积并且缩短了电子传输距离。垂直石墨烯和ACP器件具有优异的循环稳定性(在10000次循环后,电容保持率为88%),得益于垂直石墨烯的高比表面积和ACP宽电压的双重优势。

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图1石墨烯复合材料的的电荷转移示意图

(2) 溶解自组装法提高石墨烯复合材料电化学性能

研究者提出了一种高效的溶解和重组装策略制备石墨烯复合材料rGO@NiCoAl-LDHs,以解决金属有机框架材料在碱性电解液中稳定性差性能难以发挥的问题。起初研究者成功制备了rGO@ZIF-67@NiAl-LDHs石墨烯复合材料,当用其发生电化学反应时,ZIF-67由于不稳定会溶解出钴离子,NiAl-LDHs可用作储存器来容纳和重新组装从ZIF-67溶解出的钴离子,最后形成rGO@NiCoAl-LDHs石墨烯复合材料,继续发挥电化学作用。在循环过程中由于电化学活性物质和位点的增加,组装后的石墨烯复合材料电化学性能得到了很大的改善。同时,该电极材料在三电极体系中具有2291.6 F g-1的优越比容量。总而言之,这种溶解和重组的策略将为石墨烯复合材料在特定条件下的储能应用提供新的设计思路。 

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图2石墨烯复合材料在电化学储能中的工作机理图

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中国复合材料学会将于2020年11月5日-7日举办第八届国际复合材料科技峰会暨第四届国际复合材料产业创新成果技术展览会。会议旨在立足复合材料产业发展新态势,加快复合材料产业变革进程、加强科技创新、深化交流合作;紧扣复合材料行业发展新动向,倡导基础理论前瞻性与应用研究实用紧密结合,引导复合材料相关技术的加速突破;贯彻落实复合材料发展新理念,促进复合材料“产政学研用”进一步融合,提升复合材料行业的国际竞争力。

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