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                石墨烯微連接及其在超級電容器應用研究取得重大進展
                發布人:黃永憲  發布時間:2017-10-16   瀏覽次數:499

                石墨烯微連接及其在超級電容器應用

                石墨烯與金屬電極連接是其器件應用的基礎。然而石墨烯/金屬連接面積小、阻抗高以及石墨烯易堆疊等難題限制了其實際應用?;诖?,實驗室亓均雷副教授設計構建了垂直取向石墨烯電極材料,揭示了石墨烯/金屬界面結構的演化機理,闡明了界面結構對石墨烯/金屬連接阻抗的影響機制,實現了高性能石墨烯基超級電容器的制造及應用,對推動石墨烯材料在高性能儲能器件的實際應用具有重要意義。(1)開發了一種新型的垂直取向石墨烯基超級電容器電極材料。突破了大面積制備垂直取向石墨烯、石墨烯/金屬集電極低阻抗連接、集電極表面3D化等三項關鍵技術,建立了石墨烯表面結構-潤濕性-儲能之間關系式,闡明了缺陷激活潤濕機制,獲得了低阻抗、高性能的石墨烯基超級電容器;(2)設計構建垂直取向石墨烯異質結構新型高性能贗電容電極材料。借助垂直取向和石墨烯的特點,優化體系中載流子的遷移路徑,揭示異質結構界面處內建電場隨費米能級的變化規律,闡明異質結構對電化學性能的強化機理,實現低成本、超高能量密度贗電容超級電容器制造。

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                垂直取向石墨烯基超級電容器電極材料

                    上述相關研究成果近五年在Nano Energy (IF:12.3)、J Mater Chem A (JMCA, IF:8.8)等期刊發表論文17篇,其中IF>6論文6篇,在JMCA期刊上發表的關于垂直取向石墨烯異質結構電極材料的研究成果,被主編選為該期封面文章。歐洲科學院Ostrikov院士肯定了申請人在垂直取向石墨烯/金屬連接方向的研究成果,指出:基于石墨烯/金屬連接結構……接觸電阻和電子傳輸阻抗均下降”……“申請人報道的表面缺陷激活潤濕技術,可實現垂直取向石墨烯潤濕性的調控……改善電化學性能。英國皇家工程院院士劍橋大學Milne教授也指出:Qi等研究證實了調控垂直取向石墨烯的表面缺陷,可降低器件的工作電壓,提高器件性能。材料領域專家韓國濟州大學Kim教授多次正面引用該研究工作,指出垂直取向石墨烯/金屬連接結構電極材料組裝的超級電容器是理想的電容器(an ideal capacitor)。中國工程院岑可法院士等認為該新型的石墨烯/金屬連接界面結構低連接阻抗……是一種新型的高性能石墨烯基超級電容器?;诖?,開發了原位連續刻蝕/制備技術實現了石墨烯/鋁異質結構低阻抗連接,接觸電阻由涂裝工藝的12Ω降低至0.1Ω,儲能領域專家美國德州理工大學Bayne教授對該工作給予肯定,指出該技術成功實現了鋁表面多孔化和石墨烯的原位生長……制造出性能優異的垂直取向石墨烯電極材料。


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