济南大学 物理科学与技术学院
功能微纳材料与器件实验室(光电材料与器件团队)
Functional Micro/nano Materials and Devices Lab

何为东同学在《Nano Energy》上发表最新研究成果

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近日,何卫东同学在《NanoEnergy(影响因子:13.120)期刊上发表了题为“Constructionof Longan–like hybrid structures by anchoring nickel hydroxide on yolk–shellpolypyrrole for asymmetric supercapacitors的研究论文。这是何为东同学继《Advanced Energy Materials(影响因子:21.875ESI高被引论文,封面论文)NanoEnergy(影响因子:13.120ESI高被引论文)NanoResearch(影响因子:7.994)Nanoscale(影响因子:7.233)等工作后又一重要研究成果。论文主要介绍了通过控制Ni(OH)2纳米片在蛋黄PPy球表面上的生张过程,设计并合成了一种新型的“龙眼”状复合结构。这种独特的设计不仅保留了空心结构的优点,同时也降低了电荷传输距离,该龙眼状复合结构有着高的导电性和优良的储能能力,从而有效地减少了“死体积”,提高了电极材料的利用率。组装的非对称超级电容器展现出优良的电容保持率,长的循环寿命,高的功率密度和能量密度。济南大学徐锡金教授为该论文的通讯作者,济南大学为第一贡献单位。

论文设计了一个有趣的一步反应,通过吡咯单体的化学氧化聚合合成大量的蛋黄PPy球,并进一步蛋黄PPy球的表面上控制生长Ni(OH)2纳米片,最终得到龙眼状复合结构,如图1所示。龙眼状复合结构的内部球在充放电过程中,特别是在高倍率情况下,可以缓冲纳米结构的坍塌,也可以减少电荷传输的距离。另外,空腔部分为电解质提供了有效的通道,可以有效的避免“死体积”或“无效体积”的产生,有利于增加活性位点的暴露。作为生长材料的外壳可以限制纳米薄片的聚集,以提高材料的比表面积和电导性。因此,龙眼状复合结构作为正极具有较高的比电容、低的内阻和高的电容保持率。更重要的是,采用石墨烯聚吡咯水凝胶作为负极组装的电容器,具有较大的比电容量、高的能量密度、超长的循环寿命和宽的工作电压窗口(两个装置串联输出电压为3V)通过进一步优化“龙眼”状复合结构的成分和结构,可以进一步提高器件的能量密度,这些电极材料在未来的储能器件中将发挥重要作用。

文章链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285518308619


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1.“龙眼”状复合材料的制备流程图

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2.  蛋黄PPy结构和龙眼复合材料TEM图像。

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3.非对称超级电容器的电化学性能图