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生化学院胡勇团队在超级电容器领域取得系列重要阶段进展
日期: 2020-10-09 作者: 供稿单位: 生化学院

近日,浙师大省万人计划科技创新领军人才、省突出贡献中青年专家胡勇教授团队在超级电容器领域取得了重要阶段进展,分别在国际权威期刊Journal of Materials Chemistry AJournal of Energy ChemistryScience China Materials发表了相关的研究论文。浙师大为唯一通讯作者单位

  

超级电容器具有功率密度高、充放电速率快、循环寿命长、安全性高等特点,在移动电子和再生制动系统的应用中极具发展前景。然而,与锂离子电池相比,超级电容器较低的能量密度极大地限制了其未来的广泛应用。为了在不牺牲功率密度的前提下,进一步提高超级电容器的能量密度,构建混合超级电容器是一个不错的选择。电池型电极作为混合超级电容器的核心组分决定了整个器件的储能性能。因此开发高性能混合型超级电容器的关键是设计研发新型高效的电极材料。

  

设计具有复杂多壳结构的分层空心异质结构的电极材料能够有效缩短离子传输途径,提高电子/离子电导率,提供大的比表面积以及丰富的氧化还原活性位点,从而有望获得优异的储能性能。胡勇课题组成员通过设计一个简单的多步骤策略制备了基于泡沫铜基底生长Cu2S@NiCo-LDH分层双壳纳米管阵列电极。得益于独特的分层中空纳米阵列的结构优势和不同活性组分的精密组装,Cu2S@NiCo-LDH分层双壳纳米管阵列表现出优异的电化学性能,并在实际应用中展现出巨大潜力。相关成果以Hierarchical Cu2S@NiCo-LDH double-shelled nanotube arrays with enhanced electrochemical performance for hybrid supercapacitors为题发表在J. Mater. Chem. A(中科院一区,IF=11.301)。研究生原泽和讲师王海燕为共同第一作者,胡勇教授和钟依均教授为共同通讯作者。

  

此外,过渡金属氧化态调控工程是一种很有前景的改善电极材料氧化还原活性,增加活性位点的策略。胡勇课题组成员提出了一种简单的三乙醇胺辅助自模板策略制备了由交错CoxSy纳米片组装而成的独特的三维蜂窝状网络结构。CoxSy纳米片高含量的Co3+提供了更多的电化学活性位点分层孔隙结构缩短了离子扩散路径,加快了反应动力学,从而提高了电化学性能,为未来的储能应用提供了良好的前景。相关成果以Modulating the high-valence Co3+ in CoxSy nanosheet arrays for high-performance solid-state asymmetric supercapacitors为题发表在Sci. China Mater.(中科院一区,IF=6.068讲师王海燕和研究生李擎浩、杨瑛为共同第一作者,胡勇教授为通讯作者。

  

除了电极材料,电解液作为超级电容器的重要组成部分,对超级电容器的性能也具极大的影响。胡勇课题组总结了当前应用于超级电容器电解液的最新类型,包括水和有机、水和凝胶聚合物、离子液体和有机、离子液体和凝胶聚合物混合电解液。重点综述了不同的混合电解液系统对超级电容器性能的影响和潜在机制,讨论了其研究前景和可能的发展方向。相关成果以New types of hybrid electrolytes for supercapacitors为题发表在Journal of Energy Chemistry(中科院一区,IF=7.216博士生叶武全和讲师王海燕为共同第一作者,胡勇教授为通讯作者。

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近年,该课题组在高性能超级电容器的设计与制备方向上取得一系列进展,相关成果分别发表在Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 15441J. Mater. Chem. A 2019, 7, 5333Chem. Eng. J. 2020, 380, 122544等材料、化学领域国际著名期刊上。以上工作得到了国家自然科学基金委和浙江省自然科学基金委等的资助。

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团队成员王海燕讲师,博士毕业于浙江大学化学系,2019年加入浙江师范大学生化学院胡勇教授课题组。主要从事纳米材料的合成以及超级电容器、锌空电池和电解水应用研究。在J. Am. Chem. Soc.ResearchEnergy Storage Mater.ACS Catal. J. Mater. Chem. A等国际期刊发表论文30余篇,其中以第一作者或通讯作者身份发表论文15篇,授权发明专利6项。2019年加入生化学院以来,以第一作者或通讯作者已发表高水平SCI论文5篇,并主持金华市重点项目1项。

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部分成果连接:

  

  

编辑:姜雯静


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