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中國科研團隊研發可實時修復的超級電容器

http://dailynews.sina.com   2019年04月15日 04:33   中國新聞網

  中新網合肥4月15日電 (周慧 吳蘭)合肥工業大學15日消息,該校化學與化工學院從懷萍教授課題組與中國科學技術大學俞書宏教授研究團隊合作,成功研發了新型超級可伸縮電容器,在國際上首次實現了在充放電過程中的實時自修復。

  該成果近日線發表在國際著名期刊《先進材料》上。據介紹,研究結果爲研發智能柔性能源存儲器件提供了新的途徑,有望推動未來柔性、可穿戴電子器件的發展。

  可伸縮超級電容器具有高機械柔性,能夠在彎曲和拉伸等複雜機械形變時依然保持結構完整性和高導電性,可作爲新型可穿戴電子器件和柔性仿生器件的儲能器件。而自修復性能對於電容器在發生機械損傷時自動修復其結構而保持原有導電性和電化學性能尤爲重要。然而,由於缺少有效的結構設計和完整的器件構型,目前的可伸縮超級電容器機械形變能力有限,且電容器電極層與電解質層間易產生錯位,嚴重降低了器件容量和穩定性,嚴重製約了柔性超級電容器的實際應用。

  針對這一難題,科研人員創新性地在單體引發聚合過程中引入動態金屬配位鍵,成功研發了具有優異伸縮性能和光學、電學多重刺激響應修復性能的納米複合水凝膠電極和電解質。通過進一步在凝膠電極上化學焊接銀納米線薄膜作爲集流體,該團隊實現了利用各層間豐富的金屬-硫配位作用,化學鍵合構築具有整體構型的超級電容器。

  研究證明,這一新型超級電容器具有卓越的柔性和可修復超級電容器性能。實驗結果表明,這一新型電容器的面電容值高達885 mF/cm2,拉伸應變可達原長的8倍。同時,基於電極和電解質優異的本徵彈性和自修復性能以及一體化器件構型設計,該電容器具備了快速的光自修復能力和高效的電學實時自修復能力。

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