《低维纳米材料可伸缩超级电容器的研究进展》

  • 来源专题:纳米科技
  • 编译者: 郭文姣
  • 发布时间:2018-12-03
  • 超级电容器(SCs)由于其长期耐用性、电化学稳定性、结构简单、功率密度特别高,且在能量密度和循环寿命参数方面没有太大的妥协,在移动储能技术方面显示出巨大的潜力。因此,可伸缩SC设备已被纳入各种新兴的电子应用领域,从可穿戴电子纺织品到微型机器人,再到集成能源系统。本文综述了近年来聚吡咯、碳纳米管、石墨烯等低维纳米材料支持的可拉伸SCs的研究进展。首先,讨论了可伸缩超级电容器的三大类:双层超级电容器、伪超级电容器和混合超级电容器。介绍了低维(0D、1D、2D)纳米材料可拉伸电极的研究进展。其次,着重介绍了可拉伸器件的设计策略,包括波形设计、线形设计、纺织形状设计、基里格美形状设计、折纸形状设计和蛇形桥岛设计,旨在提高实际应用中可能遇到的复杂可拉伸条件下的电化学性能。最后,讨论了可伸缩SC开发与制造领域的最新发展、面临的主要挑战和展望。

    ——文章发布于2018年11月19日

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    • 编译者:郭文姣
    • 发布时间:2017-09-15
    • 垂直石墨烯纳米材料(VGN)是下一代电子设备应用的首选材料。电子工业对基于vgn柔性设备的需求不断增长,限制了VGN的生长温度。通过采用一种有效的策略将生长良好的VGN转移到任意的柔性基板上,从而克服了VGN在柔性基板上的直接生长所带来的困难。在目前的研究中,我们报告了一种廉价且可扩展的技术,用于在不破坏其形态、结构和特性的情况下,将VGN的聚合物转移到任意的基板上。在转移后,通过扫描电子显微镜、Raman光谱、x射线光电子能谱和四探针电阻法分别分析了形态学、化学结构和电学性质。从水接触角度测量了润湿特性。观察结果表明:形态、表面化学、结构和电子性质的保留。此外,还研究了基于vgn零和电流无约束的柔性对称超电容器装置的存储容量。一种极低的670/A和卓越的超级电容,在1万次循环之后,有86%的保留率,显示了制造柔性纳米电子设备的无损害的VGN传输方法的前景。 ——文章发布于2017年9月13日
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    • 来源专题:纳米科技
    • 编译者:郭文姣
    • 发布时间:2019-10-21
    • 带有交织式LED的晚礼服看起来很奢侈,但光源需要来自可穿戴,耐用且轻巧的设备的恒定电源。中国科学家已经为可穿戴设备制造了纤维状电极,这种电极具有很高的能量密度,具有很高的柔韧性和优越性。微流控技术是制备电极材料的关键,是微流控技术,如《 Angewandte Chemie》杂志所述。 衣服上的数百个小型LED发出的闪闪发光的灯光可能会在宴会厅或时装表演中产生醒目的效果。但是可穿戴电子设备也可能意味着集成在功能性纺织品中的传感器,以监测例如水的蒸发或温度变化。为此类可穿戴设备提供动力的储能系统必须兼具可变形性,高容量和耐用性。然而,可变形电极经常不能长期运行,并且其容量落后于其他现有技术的储能装置。 电极材料通常受益于孔隙率,电导率和电化学活性的良好平衡。来自中国南京工业大学的材料科学家Su Chen,关武及其团队对软电极的材料需求进行了更深入的研究,并开发了由两种碳纳米材料和金属有机框架合成的多孔杂化材料。纳米碳具有大的表面积和优异的导电性,而金属有机骨架则具有多孔结构和电化学活性。 为了使电极材料在可穿戴应用中具有柔性,通过使用创新的吹纺机将微孔碳骨架与热塑性树脂纺成纤维。最终的纤维被压制成布并组装成超级电容器,尽管事实证明,另一轮带有微介孔碳骨架的涂层进一步改善了电极性能。 由这些电极制成的超级电容器不仅可变形,而且与同类设备相比,它们还可以具有更高的能量密度和更大的比电容。它们稳定并且承受了10,000多次充电-放电循环。科学家们还在实际应用中对它们进行了测试,例如服装中LED的智能颜色切换以及功能性服装中集成的电子设备的太阳能电池控制供电。 作者指出,基于微流体液滴的合成是提高可穿戴电子设备电极材料性能的关键。他们认为,这完全是关于调整完美的多孔纳米结构。 ——文章发布于2019年10月18日