科學也可以如此靠近

可以穿在身上的纖維狀超級電容器

3月
30
2019

2019年3月30日06時 中國石墨烯聯盟

中國石墨烯聯盟

纖維狀超級電容器是柔性儲能器件的一個重要分支,被學術界和產業界廣泛關注。如何製備高性能纖維電極及器件是目前的研究重點之一。

針對這一問題,復旦大學彭慧勝教授課題組製備了一類具有雙親性核殼結構的碳納米管複合纖維電極。該複合纖維電極的殼層為聚苯胺修飾的親水碳納米管以實現更好的離子可接近性,從而有效提升電極的電化學性能;而核層為納米金沉積疏水碳納米管以實現快速電子傳輸,從而顯著提高電極的電導率。得益於各組分之間的協同效應,在0.5 A cm−3的電流密度下,該複合纖維電極的比容量可以達到324 F cm−3。同時該纖維電極也展示了優異的倍率性能,在50 A cm−3電流密度下,比容量可以保持為小電流下比容量的79%

(即256 F cm−3)。由此得到的纖維狀超級電容器也實現了高能量密度和高功率密度,分別可達到7.2 mWh cm−3和10 W cm−3。這種纖維狀超級電容器可以進行編織並嵌入到普通織物中,賦予普通衣物儲能性能,並在經受拉伸和彎曲等變形條件下保持其優異的綜合性能。這種多層次的複合電極設計有望使儲能衣物成為現實,為製備其他高性能可穿戴器件提供了一種可行的方法。

圖1 雙親性核殼結構複合纖維的結構示意圖,和其形貌及組成的表征。

圖2 複合纖維超級電容器應用在普通織物上,展現出優異的儲能性能。

該研究成果最近發表於Science China Materials, 2019, doi:10.1007/s40843-018-9408-3。


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