中國(guó)粉體網(wǎng)訊 上海電力學(xué)院上海市電力材料防護(hù)與新材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究人員近期在電力能源材料領(lǐng)域連續(xù)獲得重要成果,受到同行關(guān)注。
金屬氧化物納米晶粒子由于零維下呈現(xiàn)出特殊的力學(xué)、磁性、介電性、超導(dǎo)性、光學(xué)乃至熱力學(xué)性能，被廣泛應(yīng)用于光催化劑、太陽(yáng)能電池、磁存儲(chǔ)器以及電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，尤其是鋰離子電池和超級(jí)電容器領(lǐng)域，為構(gòu)建高性能的電極材料提供了有效的結(jié)構(gòu)單元。彭怡婷博士運(yùn)用水熱法成功制備具有多級(jí)孔結(jié)構(gòu)的TiO2/CNT復(fù)合材料，其中TiO2晶粒形成的具有介孔結(jié)構(gòu)的籠內(nèi)碳管穿插進(jìn)入，呈現(xiàn)糖葫蘆狀的三維導(dǎo)電連續(xù)網(wǎng)絡(luò)。該結(jié)構(gòu)賦予金屬氧化物晶粒具有更高的容量，電壓運(yùn)行范圍窗口更廣，有助于提高導(dǎo)電性和提供離子擴(kuò)散路徑，同時(shí)具有超長(zhǎng)的循環(huán)壽命。相關(guān)成果發(fā)表在能源材料領(lǐng)域頂級(jí)期刊Nano Energy。
此外彭怡婷博士還運(yùn)用溶液氟摻雜法，利用硅烷前驅(qū)體成功地合成了具有可調(diào)控孔隙率和富含氟的納米多孔碳。這是首次通過(guò)高斯計(jì)算證明了多氟碳表面具有高孔隙率，并為有機(jī)電解質(zhì)提供了更強(qiáng)的親和力和潤(rùn)濕性。優(yōu)化后的富氟納米多孔碳在均衡單體中表現(xiàn)出168F/g的高比電容，并且經(jīng)過(guò)10,000次高倍率循環(huán)后仍然具有良好的保持率，成果也發(fā)表在Nano Energy,2016, 1, 21:80-89。
劉海梅教授在工程技術(shù)類重要期刊Journal of Materials Chemistry A，(JCR一區(qū)，IF=8.262)在線發(fā)表了論文，題目為“A Flexible Symmetric Sodium Full Cell Constructed Using the Bipolar Material Na3V2(PO4)3”（Journal of Materials Chemistry A, 2017, DOI: 10.1039/C7TA01477E）。
近年來(lái)，由于柔性、便攜式、可穿戴等設(shè)備的迅速發(fā)展，科研人員一直致力于尋找能夠滿足于這些設(shè)備的柔性電極材料。鈉離子電池因其原材料儲(chǔ)量豐富、價(jià)格便宜、對(duì)環(huán)境友好等特點(diǎn)，逐漸成為研究熱點(diǎn)。該課題組研究人員以石墨烯作為負(fù)載，通過(guò)真空抽濾法制備出Na3V2(PO4)3復(fù)合石墨烯的柔性電極材料并且同時(shí)作為正極又作為負(fù)極組裝成為全對(duì)稱鈉離子電池，展現(xiàn)出了良好倍率性能和長(zhǎng)循環(huán)壽命特點(diǎn)。在電流密度為0.5C的情況下，具有75mAh/g的放電比容量，直到10C時(shí)，仍然具有穩(wěn)定的電量輸出。根據(jù)分析，該電極材料優(yōu)異的電化學(xué)性能主要是由于Na3V2(PO4)3復(fù)合石墨烯具有的類三明治結(jié)構(gòu)所帶來(lái)的高導(dǎo)電性能。該項(xiàng)目成果為制備大容量、長(zhǎng)壽命的柔性電源提供了思路，并將為柔性可穿戴設(shè)備提供價(jià)格低廉、安全性能高的柔性電源。
可穿戴電子學(xué)、主動(dòng)式傳感以及人機(jī)界面等方面的廣泛應(yīng)用，自驅(qū)動(dòng)微納系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)成為當(dāng)前的一個(gè)研究熱點(diǎn)。摩擦納米發(fā)電機(jī)作為當(dāng)前重要的可再生能源技術(shù)，收集自然環(huán)境中能量并轉(zhuǎn)化為電能，可作為自驅(qū)動(dòng)的能源供給。鄭莉博士利用單電極的納米摩擦發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的強(qiáng)電場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)微小液滴以及微小金屬球的運(yùn)動(dòng)控制，節(jié)省了電池供給環(huán)節(jié)以及復(fù)雜的控制電路，從而實(shí)現(xiàn)了自驅(qū)動(dòng)的靜電調(diào)控系統(tǒng)，相關(guān)成果發(fā)表在材料工程類頂級(jí)期刊Advanced Functional Materials,，(JCR一區(qū)，IF=11.382)（Advanced Functional Materials,2017, adfm. 201606408）
