記者從中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院了解到，我國專家成功研制出一種柔性全固態(tài)超級(jí)電容器，這種具有高性能雜原子摻雜石墨烯基納米結(jié)構(gòu)的超級(jí)電容器首次實(shí)現(xiàn)了可規(guī)模化制造的突破。
該科研項(xiàng)目由中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所博士王奇課題組和南京師范大學(xué)教授韓敏課題組合作完成，部分研究成果已線上發(fā)表于國際知名材料學(xué)期刊《Ｓｍａｌｌ》上。
隨著柔性可穿戴電子產(chǎn)品的需求快速增長，發(fā)展柔性的能量儲(chǔ)存裝置顯得迫切，其關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)開發(fā)出兼具優(yōu)異儲(chǔ)能和機(jī)械性質(zhì)的電極材料。
王奇介紹，目前有兩類納米材料為高性能電極材料的設(shè)計(jì)帶來了新契機(jī)，分別是雜原子摻雜石墨烯和二維金屬硫化物納米結(jié)構(gòu)，它們均有很大的應(yīng)用前景，但是如何將這兩類材料有效“聯(lián)姻”，以制造出更高性能的電極材料，仍是材料科學(xué)和化學(xué)領(lǐng)域極具挑戰(zhàn)性的課題。
兩個(gè)課題組在研究過程中，巧妙地將有機(jī)分子的碳化、摻雜、相轉(zhuǎn)換和自組裝等重要的物理化學(xué)過程集成于一體，首次成功實(shí)現(xiàn)了硫摻雜石墨烯和硫化亞錫雜化納米片的原位合成與組裝，得到了新穎的三維納米結(jié)構(gòu)，為延伸和拓展摻雜石墨烯材料在清潔能源、光電和傳感等重要技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
在以氫氧化鉀溶液為電解液的電化學(xué)性能測(cè)試中，由上述納米結(jié)構(gòu)所得三維石墨烯復(fù)合材料，電活性遠(yuǎn)高于石墨烯復(fù)合物和其他電活性材料；而在此基礎(chǔ)上研制出的柔性全固態(tài)超級(jí)電容器器件，展現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)儲(chǔ)能性能，迴圈性和穩(wěn)定性尤其突出。
王奇表示，這項(xiàng)科研成果提出了原位集成和組裝二維納米結(jié)構(gòu)單元來構(gòu)建三維多孔雜化納米建筑或骨架材料的新策略，且具備規(guī)?；苽涞那熬?，為今后理性設(shè)計(jì)高性能的雜化電極材料，發(fā)展柔性功率源或能量儲(chǔ)存裝置鋪墊了道路。
