柔性超级电容器电极的可控合成及电化学性能

With the development of economy, people are paying more attention to green energy and ecological environment.As a new type of energy storage devices, supercapcitor get more and more attention.In all kinds of flexible supercapacitor materials with high energy density, most of the research is the carbon nanotubes and graphene based composite materials. However, it is not conducive to large-scale industrialization because the cost of carbon nanotubes with good conductivity and graphene is high. Therefore, to find a suitable alternative materials become a research hotspot in the field of materials science and electrochemistry. Recently, metal based composites is widely focused due to synergistic effect, good conductive ability and excellent mechanical properties as a new potential materials. Therefore, the application of metal based composites in high energy density, flexible supercapacitor is akso a challenging and forward-looking work. This project want to study on preparation and electrochemical properties of all kinds of metal based composites. As a result, we want to provide the theory and previous experimental support for the development of new supercapacitor device by study on the electrochemical properties of different metal based composites, summarize the structure and storage of performance, cycle performance, effectively construct flexible supercapacitors novel efficient.

随着社会经济的发展，人们对绿色能源和生态环境越来越关注。 超级电容器作为一种新型储能器件，日益受到重视。在各种高能量密度、柔性超级电容器材料中，研究最多的是碳管和石墨烯复合材料，但是，导电性好的碳纳米管以及石墨烯的生产成本较高，不利于大规模的产业化。因此，寻找一种合适的替代材料成为材料科学与电化学领域的研究热点。最近，金属基异质结构复合材料由于具有良好导电能力、优异的机械性能以及材料之间的协同作用而逐渐成为新型材料研究的前沿领域。因此，将金属基异质结构复合材料应用于高能量密度、柔性超级电容器是一项富有挑战性和前瞻性的工作。本项目旨在探索各种金属基异质结构复合材料的制备及其作为柔性超级电容器的电化学性能。通过比较不同金属基异质结构复合材料的电化学性能，总结结构与储能性能、循环性能之间的规律性，有效构筑新颖高效的柔性超级电容器，为新型超级电容器器件的开发提供理论和前期试验支持。

随着社会经济的发展，人们对绿色能源和生态环境越来越关注。 超级电容器作为一种新型储能器件，日益受到重视。 与目前广泛使用的各种储能器件相比，超级电容器电荷存储能力远高于物理电容器，充放电速度和效率又优于一次或二次电池。此外，超级电容器还具有对环境无污染、循环寿命长、使用温度范围宽、安全性高等特点。具有高能量密度的超级电容器与氢动力汽车、混合动力汽车和电动汽车的发展密切相关，与燃料电池、锂离子电池等能量供给器件相结合，能够满足启动、爬坡等条件下的瞬时高功率需求。.考虑到柔性电极本身良好的可操作性，本研究设计了利用导电性良好的金属作为基底，金属氧化物或者金属氢氧氧化物作为负载材料的柔性金属基异质结构电极，如在铜基底上合成了多孔氧化铜纳米阵列，超细NiCu(OH)2CO3层状纳米线复合材料；在镍基地上成功合成了ZnCo2O4@MnO2以及多孔的氢氧化镍钴复合材料，高度有序的三维Co3O4@NiO分层纳米线阵列，层状 MnCo2O4@MnO2核壳纳米线阵列复合材料，NiCo2O4@MnMoO4异质结构纳米线阵列，Co3O4@CoMoO4异质结构纳米线阵列等多种复合材料并制备成超级电容器，经检测，合成出的这些复合材料均具有很好的电化学性能并可用其制备柔性超级电容器电极。.项目执行期间，圆满完成各个研究目标。在包括Chem. Comm., J Mater. Chem. A等国内外重要杂志上发表41篇高质量的论文，申请发明专利16项，参加中国化学会年会、中西部地区无机化学化工学术研讨会、中国化学会、全国无机化学学术会议等多个会议，培养毕业研究生10名，其中3人获研究生国家奖学金。