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纳米碳基柔性全固态超级电容器研究进展

随着柔性、智能、便携、及可穿戴电子器件的出现和发展,传统的刚性块状电池显然难以满足需求,因此,基于凝胶电解质的柔性全固态能量储存器件引起了广泛关注。超级电容器具有功率密度大、充放电速度快、环境友好等优点,并能通过简单的方法组装成柔性全固态器件,近年来得到了迅速发展。在柔性全固态超级电容器中,电极材料是最为重要的一个组成部分,其中最为常用的是以碳纳米管、石墨烯为代表的纳米碳材料。纳米碳材料具有大的比表面积、优异的电学、力学和稳定性能,作为超级电容器的电极材料能够获得较高的性能;不仅能通过多种手段进行化学修饰和功能复合;还能够被组装成一维、二维和三维的纳米碳宏观体,进一步发展多种结构和功能的能量储存器件。

纳米碳基柔性全固态超级电容器研究进展

近日,同济大学陈涛教授和甘礼华教授在Advanced Materials上发表了题为“Nanocarbon-BasedMaterials for Flexible All-Solid-State Supercapacitors”的综述论文。论文中,作者首先总结了碳纳米管、石墨烯等纳米碳材料应用于传统平面状柔性全固态超级电容器的研究进展极其性能优化策略。除此之外,论文还从电极材料和器件的结构设计、性能调控等角度系统总结了近年来引起广泛关注的新型结构和功能的柔性全固态超级电容器,比如纤维状可编织型、可拉伸型、面内型以及具有自修复、形状记忆、电致变色、光照自充电等功能的柔性全固态超级电容器及其集成器件。这些新型结构和功能的柔性全固态超级电容器能够有效弥补传统平面状柔性器件的应用局限,在柔性智能、可穿戴、集成化电子器件领域具有极大的应用潜力和价值。最后,论文还分析了当前纳米碳基柔性全固态超级电容器面临的问题和挑战,并提出了相应的解决策略和以后的发展方向,为纳米碳基柔性全固态超级电容器的发展提供一定参考。

近三年来,陈涛课题组在柔性全固态超级电容器方面开展了一系列的研究(Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 9191;Nano Today 2016,11, 644;Nanoscale 2017, 9, 18474;J. Mater. Chem. A 2018, 6, 941)。相关研究工作得到国家自然科学基金委、上海市科委、上海市教委和上海市团委的资助。

Tian Lv, Mingxian Liu, Dazhang Zhu, Lihua Gan, Tao Chen, Nanocarbon-Based Materials for Flexible All-Solid-State Supercapacitors, Advanced Materials, (2018), 1705489, DOI:10.1002/adma.201705489.

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