可拉伸超級(jí)電容器的案例
南開大學(xué)牛志強(qiáng)團(tuán)隊(duì)Nano Energy：可拉伸微型超級(jí)電容器
【圖文導(dǎo)讀】
圖1 可拉伸集成系統(tǒng)
（a）可拉伸集成系統(tǒng)制備示意圖；
（b）可拉伸微型超級(jí)電容器200%應(yīng)變下的實(shí)物圖；
（c）可拉伸微型超級(jí)電容器無(wú)應(yīng)變下的實(shí)物圖；
（d）無(wú)應(yīng)變下， PDMS基底上褶皺SWCNT膜微電極SEM圖；
（e）不同應(yīng)變下，褶皺SWCNT膜微電極、平整SWCNT膜微電極、PDMS基底上TiO2納米顆粒負(fù)載的SWCNT褶皺復(fù)合膜微電極的歸一化電阻。
圖2 可拉伸微型超級(jí)電容器電化學(xué)性能
（a）不同掃速下，可拉伸超級(jí)電容器的CV曲線；
（b）無(wú)應(yīng)變與200%應(yīng)變情況下，微型超級(jí)電容器放電電流密度與掃速的關(guān)系圖；
（c）無(wú)應(yīng)變、100%應(yīng)變、200%應(yīng)變下，可拉伸微型超級(jí)電容器10 V s-1下的CV曲線；
（d）可拉伸微型超級(jí)電容器不同應(yīng)變下的比電容；
（e）可拉伸微型超級(jí)電容器不同應(yīng)變下的Nyquist阻抗曲線；
（f）可拉伸微型超級(jí)電容器不同應(yīng)變下相角相對(duì)于頻率關(guān)系圖。
圖3 微型超級(jí)電容器集成系統(tǒng)性能
（a）單個(gè)微型超級(jí)電容器與四個(gè)微型超級(jí)電容器集成器件在10 V s-1下的CV曲線（插圖為器件結(jié)構(gòu)示意圖）；
（b）單個(gè)微型超級(jí)電容器與四個(gè)微型超級(jí)電容器集成器件在1.5 μA cm-2 下的恒電流充放電曲線；
（c）不同應(yīng)變下，微型超級(jí)電容器集成器件的比電容；
（d）相角相對(duì)于頻率關(guān)系圖。
圖4 紫外探測(cè)可拉伸微型超級(jí)電容器集成系統(tǒng)性能
（a）可拉伸集成系統(tǒng)實(shí)物圖片；
（b）不同應(yīng)變下，集成系統(tǒng)作為光電探測(cè)器的光電流響應(yīng)曲線；
（c）不同應(yīng)變下，集成系統(tǒng)的靈敏度與比電容；
（d）光電探測(cè)原理圖；
（e）循環(huán)拉伸100次前后，集成系統(tǒng)光電響應(yīng)圖；
（f）不同拉伸次數(shù)時(shí)，集成系統(tǒng)的靈敏度和比電容。
展開 東華大學(xué)《JMCA》：3D打印GO氣凝膠制備高面電容的可定制超級(jí)電容器
介紹
可穿戴電子產(chǎn)品在我們的日常生活中變得越來越熱門。超級(jí)電容器由于其固有特性（例如，高功率密度和出色的循環(huán)穩(wěn)定性）在可穿戴電子領(lǐng)域發(fā)揮一定作用。具有互連的周期性多孔微/宏結(jié)構(gòu)的電極的構(gòu)造可使超級(jí)電容器保有高重量電容和緊密的電子、離子傳輸，同時(shí)不會(huì)犧牲面積和體積。電極的結(jié)構(gòu)不僅需為裝置提供了改善的電化學(xué)性能，還得滿足對(duì)個(gè)性化的追求。3D打印技術(shù)為設(shè)計(jì)電極的可控宏觀結(jié)構(gòu)帶來新的可能性。氧化石墨烯（GO）是3D打印氣凝膠在電化學(xué)應(yīng)用中最常用的墨水材料，這歸因于GO墨水的剪切稀化流變行為和可調(diào)節(jié)的彈性模量。通過基于直接墨跡書寫（DIW）基于石墨烯的3D打印技術(shù)構(gòu)造具有所需的微觀和宏觀結(jié)構(gòu)電極是一種可行的策略。但目前為止，通過3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)GO的可印刷性以及構(gòu)造具有高導(dǎo)電性和機(jī)械強(qiáng)度的石墨烯基氣凝膠仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。因此，尋求一種可靠的策略來制備具有可設(shè)計(jì)的宏觀結(jié)構(gòu)和多孔微結(jié)構(gòu)的可印刷GO油墨和氣凝膠具有重要意義。
近期，東華大學(xué)、江南大學(xué)和魯汶大學(xué)合作以聚酰胺酸（PAA）鹽作為交聯(lián)劑制備GO / PAA凝膠，該凝膠可用作基于DIW的3D打印技術(shù)的印刷油墨。PAA和GO之間的大量氫鍵促進(jìn)了交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的形成，確保GO / PAA即使在低GO濃度（25 mg mL -1）下仍顯示出較高的模量和可成型性。后續(xù)熱處理后的碳?xì)饽z（CAs）保持交聯(lián)的多孔微結(jié)構(gòu)，同時(shí)引入了含N和O以改善石墨烯的機(jī)械性能，同時(shí)提供了快速的電子和離子傳輸，從而實(shí)現(xiàn)高電化學(xué)性能。作者對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行進(jìn)一步編程來制備具有各種宏觀結(jié)構(gòu)的滿足可定制結(jié)構(gòu)和大面積電容需求的CA。該超級(jí)電容器具有優(yōu)異的面電容（59.1 mF cm-2）和面能量密度（5.3μWh cm-2）。
展開 西南交大楊維清/張海濤，UCLA陳俊：空氣穩(wěn)定的導(dǎo)電聚合物油墨，打印可穿戴微型超級(jí)電容器
【科研摘要】
預(yù)計(jì)在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，打印電子產(chǎn)品將促進(jìn)廣泛分布的可穿戴電子產(chǎn)品。然而，開發(fā)廉價(jià)且穩(wěn)定的電極油墨仍然是打印電子行業(yè)和學(xué)術(shù)界的重大挑戰(zhàn)。最近，為了克服聚苯胺的弱親水性，
西南交通大學(xué)
楊維清教授
/
張海濤副教授
，和加州大學(xué)洛杉磯分校
陳俊助理教授
團(tuán)隊(duì)
通過一種簡(jiǎn)便的組裝分散策略設(shè)計(jì)出了一種低成本，易于制造且空氣穩(wěn)定的
導(dǎo)電聚合物（
CP）墨水，該策略可提供約10
?
2
S cm的高電導(dǎo)率以及在0.5 A g
-1
（脫水狀態(tài)）下具有顯著的386.9 F g
-1
的比電容。
不含添加劑的CP墨水通過噴涂方法直接用于
打印
可穿戴式微型超級(jí)電容器（MSC），可提供較高的面電容（96.6 mF cm
-2
）和體積電
容（
26.0 F cm
-3
），
性能優(yōu)于大多數(shù)最先進(jìn)的基于CP的超級(jí)電容器。這項(xiàng)工作為實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展的MSC提供了一種新方法，從而為下一代分布式電子產(chǎn)品提供了一種經(jīng)濟(jì)高效，環(huán)保且普及的能源解決方案。
相關(guān)論文以題為
Air-Stable Conductive Polymer Ink for Printed Wearable Micro-Supercapacitors
發(fā)表在《
Small
》上。
【科研摘要】
圖1
用于打印的可穿戴
MSC的空氣穩(wěn)定型導(dǎo)電聚合物油墨。
圖2
CP油墨的特性和性能。
圖3
基于
CP墨水的MSC的電化學(xué)性能。
圖4
集成
MSCs電路的電化學(xué)性能。
展開 蘇州大學(xué): PECVD石墨烯膠囊包覆Nb2O5納米線用于可彎曲鈉離子雜化超級(jí)電容器
【引言】
鈉離子雜化超電電容(Na-HSCs)同時(shí)具備電池的高能量密度和超級(jí)電容器的高功率密度的特點(diǎn)，成為能源存儲(chǔ)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。正交相的五氧化二鈮(T-Nb2O5)為典型的贗電容型材料，是理想的Na-HSCs負(fù)極材料。然而較低的電導(dǎo)率很大程度上限制了T-Nb2O5在Na-HSCs中的實(shí)際應(yīng)用。為了改善T-Nb2O5基電極的電化學(xué)性能，研究人員在提高復(fù)合材料中碳含量方面進(jìn)行了大量的嘗試，然而效果并不是十分理想。此外，關(guān)于柔性Na-HSCs器件的研究更是鮮有報(bào)道。
【成果簡(jiǎn)介】
近日，蘇州大學(xué)的張力和孫靖宇(共同通訊作者)在Adv. Mater.上發(fā)表了題為“Caging Nb2O5 Nanowires in PECVD-Derived Graphene Capsules toward Bendable Sodium-Ion Hybrid Supercapacitors”的研究論文，報(bào)導(dǎo)了基于石墨烯-Nb2O5復(fù)合材料的可彎曲鈉離子雜化超級(jí)電容器的最新研究進(jìn)展。研究人員借助等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)在T-Nb2O5納米線表面原位包覆少層石墨烯，制備得到可彎曲的Gr-Nb2O5復(fù)合材料。研究發(fā)現(xiàn)：少層石墨烯中豐富的拓?fù)淙毕萦欣陔娮雍蚇a+離子的高效傳遞，有利于Nb2O5和電解質(zhì)界面處發(fā)生快速的贗電容過程；基于Gr-Nb2O5復(fù)合材料的Na-HSCs表現(xiàn)出優(yōu)異的能量/功率密度；在不同狀態(tài)下反復(fù)彎曲測(cè)試后仍能表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。
【圖文導(dǎo)讀】
圖-1.
展開 
電容容量的關(guān)鍵： 微小的設(shè)計(jì)變革可以重塑超級(jí)電容器的未來
當(dāng)我們關(guān)注能源和能量存儲(chǔ)應(yīng)用領(lǐng)域時(shí)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)電容器是該領(lǐng)域的"無(wú)名英雄"。作為無(wú)源器件，電容器有兩個(gè)端子，可存儲(chǔ)能量并在需要時(shí)釋放能量—常常用來作為"備用"電源。在日常生活中，電容器的用途比我們想象的還要廣。例如，電容器可以用到鬧鐘等簡(jiǎn)單日常用品，我們還可以常備一個(gè)荷電電容器，以便在斷電時(shí)應(yīng)急使用。
還是拿鬧鐘舉例，如果電源斷開，電容器就會(huì)放電--向時(shí)鐘電路輸送電流，以確保其繼續(xù)運(yùn)行。隨著電容器的應(yīng)用越來越廣，新型電容器正在不斷進(jìn)入市場(chǎng)，超級(jí)電容器(又稱雙電層電容器，EDLC)現(xiàn)在也被更大規(guī)模的使用。新能源汽車，諸如純電動(dòng)車、混合動(dòng)力汽車和電動(dòng)巴士等都依賴于超級(jí)電容，因?yàn)樗鼈兙哂斜葮?biāo)準(zhǔn)電容器大得多的電荷存儲(chǔ)空間，此外一些大功率和再生能源應(yīng)用領(lǐng)域也在利用超級(jí)電容技術(shù)。其他應(yīng)用領(lǐng)域包括國(guó)防、能源、航空航天以及各種工業(yè)應(yīng)用。
電容器和超級(jí)電容器的用途
汽車領(lǐng)域是電容器和超級(jí)電容器的關(guān)鍵市場(chǎng)，汽車的許多功能為電容器提供用武之地。
啟動(dòng)/停止功能和動(dòng)力轉(zhuǎn)向需要電容器，混合動(dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)需要超級(jí)電容器具有更大的功率容量。隨著電動(dòng)汽車不斷發(fā)展并進(jìn)入主流汽車市場(chǎng)，對(duì)電容的需求將進(jìn)一步增加。未來技術(shù)進(jìn)步有可能使超級(jí)電容器取代鋰離子電池作為動(dòng)力源，并提供與汽油車甚至柴油動(dòng)力汽車相當(dāng)?shù)男旭偫锍獭?鐵路行業(yè)也開始充分挖掘超級(jí)電容器技術(shù)的應(yīng)用潛力。比如由西班牙薩拉戈薩市的鐵路公司CAF制造的Urbos 3有軌電車，其使用一系列超級(jí)電容器，這些超級(jí)電容器位于車廂上部，用于回收剎車能量--可節(jié)省35%的電力。超級(jí)電容器可在電車停靠站充電而不需要架空電纜，也可在某些停靠站之間運(yùn)行而無(wú)需使用電纜連接。
在再生能源領(lǐng)域，超級(jí)電容器在風(fēng)力渦輪機(jī)等應(yīng)用中具有重要地位。
展開 大連化物所吳忠?guī)浹芯繂T團(tuán)隊(duì)與劉生忠研究員團(tuán)隊(duì)合作AEM：研制出可打印的微型超級(jí)電容器和自供電集成系統(tǒng)
近日，中科院大連化物所催化基礎(chǔ)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室二維材料化學(xué)與能源應(yīng)用研究組（508組）吳忠?guī)浹芯繂T團(tuán)隊(duì)與薄膜硅太陽(yáng)電池研究組（DNL1606）劉生忠研究員團(tuán)隊(duì)合作，開發(fā)出一種水系MXene/PH1000雜化墨水，利用噴墨打印技術(shù)高精度、規(guī)模化制備出高體積容量的微型超級(jí)電容器，并構(gòu)建出平面全柔性自供電溫度傳感系統(tǒng)。
隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，便攜式和可穿戴微型電化學(xué)儲(chǔ)能器件不僅需要高的電化學(xué)性能，還要求具有柔性、長(zhǎng)壽命、可定制形狀以及與微電子兼容集成等特性。將產(chǎn)能、儲(chǔ)能和用能器件集成于一體，構(gòu)建自供電系統(tǒng)可以解決可再生能源發(fā)電間歇性的問題。目前，這類集成微系統(tǒng)大多采用多種制造技術(shù)，如光刻、激光切割、電沉積等，不能保證良好的兼容性和低成本。噴墨打印是一種高精度、非接觸、無(wú)需掩模板的打印技術(shù)，被認(rèn)為是一種可定制化設(shè)計(jì)智能柔性電子產(chǎn)品有前景的策略。然而，制備性能穩(wěn)定、可打印、環(huán)境友好的墨水仍具有挑戰(zhàn)。
近日，該合作團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種水系MXene/PH1000雜化墨水，具有高電導(dǎo)率、可調(diào)的粘度、卓越的打印性及長(zhǎng)期穩(wěn)定性，可同時(shí)作為高電容電極、高導(dǎo)電集流體、無(wú)金屬連接線和導(dǎo)電粘合劑。噴墨打印的微型超級(jí)電容器具有754 F/cm3的高體積電容量，5.4 V/cm2的高面電壓，60個(gè)串聯(lián)的無(wú)金屬集流體和連接線的微型超級(jí)電容器可以輸出高達(dá)36 V的電壓。此外，合作團(tuán)隊(duì)還在柔性襯底上打印微型超級(jí)電容器與溫度傳感器，同時(shí)與柔性硅薄膜太陽(yáng)電池集成，構(gòu)建了全柔性自供電溫度傳感集成系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫度變化的即時(shí)監(jiān)測(cè)。該水系MXene雜化墨水為構(gòu)建可打印的自供電微系統(tǒng)開辟了新的途徑。
展開 超級(jí)電容器真給力
知道電容器吧？那有沒有聽說過超級(jí)電容器呢？超級(jí)電容器又叫雙電層電容器(Electrical Doule-Layer Capacitor)、電化學(xué)電容器(Electrochemcial Capacitor, EC), 黃金電容、法拉電容，通過極化電解質(zhì)來儲(chǔ)能。它是一種電化學(xué)元件（amp），但在其儲(chǔ)能的過程并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這種儲(chǔ)能過程是可逆的，也正因?yàn)榇?em>超級(jí)電容器可以反復(fù)充放電數(shù)十萬(wàn)次。期待在這次的中國(guó)電子展上有超級(jí)電容器的新品展示。
《AEM》馬里蘭大學(xué)：金屬離子誘導(dǎo) MXene 氣凝膠組裝，用于電磁干擾屏蔽、電容去離子和微型超級(jí)電容器
通過刮刀技術(shù)和冷凍干燥，Mg
2+
-MXene 氣凝膠具有定制的形狀/尺寸，具有高表面積 (140.5 m2 g
-1
)、優(yōu)異的導(dǎo)電性 (758.4 S m
-1
) 和在水中的高穩(wěn)定性.高導(dǎo)電性 MXene 氣凝膠展示了其從宏觀技術(shù)（例如，電磁干擾屏蔽和電容去離子（CDI））到片上電子（例如，準(zhǔn)固態(tài)微型超級(jí)電容器（QMSC））的多種應(yīng)用。作為 CDI 電極，
Mg
2+
-MXene 氣凝膠表現(xiàn)出高鹽吸附能力（33.3 mg g
-1
）和長(zhǎng)期運(yùn)行可靠性（超過 30 次循環(huán)）
，與文獻(xiàn)進(jìn)行了極好的比較。此外，與其他最先進(jìn)的 QMSCs 相比，具有交叉 Mg
2+
-MXene 氣凝膠電極的 QMSCs 表現(xiàn)出高面積電容 (409.3 mF cm
-2
)，具有優(yōu)異的功率密度和能量密度。
相關(guān)論文以題為
Metal Ion-Induced Assembly of MXene Aerogels via Biomimetic Microtextures for Electromagnetic Interference Shielding, Capacitive Deionization, and Microsupercapacitors
發(fā)表在《
A
dvanced Energy Materials
》上。
【主圖導(dǎo)讀】
圖1
受
Phrynosomacornutum 啟發(fā)的 MXene 微紋理具有高水傳輸速度和卓越的儲(chǔ)水能力。
圖2
用于可擴(kuò)展制造無(wú)粘合劑
MXene 氣凝膠的仿生 MXene 組裝平臺(tái)。
展開 可以穿在身上的纖維狀超級(jí)電容器
纖維狀超級(jí)電容器是柔性儲(chǔ)能器件的一個(gè)重要分支，被學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界廣泛關(guān)注。如何制備高性能纖維電極及器件是目前的研究重點(diǎn)之一.
針對(duì)這一問題，復(fù)旦大學(xué)彭慧勝教授課題組制備了一類具有雙親性核殼結(jié)構(gòu)的碳納米管復(fù)合纖維電極。該復(fù)合纖維電極的殼層為聚苯胺修飾的親水碳納米管以實(shí)現(xiàn)更好的離子可接近性，從而有效提升電極的電化學(xué)性能；而核層為納米金沉積疏水碳納米管以實(shí)現(xiàn)快速電子傳輸，從而顯著提高電極的電導(dǎo)率。得益于各組分之間的協(xié)同效應(yīng)，在0.5?A?cm?3的電流密度下，該復(fù)合纖維電極的比容量可以達(dá)到324?F?cm?3。同時(shí)該纖維電極也展示了優(yōu)異的倍率性能，在50?A?cm?3電流密度下，比容量可以保持為小電流下比容量的79% (即256?F?cm?3
)。
由此得到的纖維狀超級(jí)電容器也實(shí)現(xiàn)了高能量密度和高功率密度，分別可達(dá)到7.2?mWh?cm?3和10?W?cm?3。
這種纖維狀超級(jí)電容器可以進(jìn)行編織并嵌入到普通織物中，賦予普通衣物儲(chǔ)能性能，并在經(jīng)受拉伸和彎曲等變形條件下保持其優(yōu)異的綜合性能。這種多層次的復(fù)合電極設(shè)計(jì)有望使儲(chǔ)能衣物成為現(xiàn)實(shí)，為制備其他高性能可穿戴器件提供了一種可行的方法。
圖1 雙親性核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合纖維的結(jié)構(gòu)示意圖，和其形貌及組成的表征。
圖2 復(fù)合纖維超級(jí)電容器應(yīng)用在普通織物上，展現(xiàn)出優(yōu)異的儲(chǔ)能性能。
該研究成果最近發(fā)表于Science China Materials, 2019, doi:10.1007/s40843-018-9408-3。
展開 同濟(jì)大學(xué)陳濤: DMSO摻雜的聚合物水凝膠電解質(zhì)，在?20至100°C的溫度下保留高電容的柔性超級(jí)電容器
（g和h）冷凍1周后，拉伸不含DMSO和LiCl的PAAM水凝膠的數(shù)碼照片（g）和具有DMSO和LiCl的P（AMPS
0.3
-co-AAM
0.4
）水凝膠的數(shù)字照片。
圖
2
（a）具有不同DMSO和LiCl含量的P（AMPS
0.3
-co-AAM
0.4
）水凝膠的DSC曲線。（b）不同LiCl含量的P（AMPS
0.3
-co-AAM
0.4
）水凝膠的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。（c）所添加的DMSO P（AMPS
0.3
-co-AAM
0.4
）水凝膠的不同含量的離子電導(dǎo)率隨溫度的變化。（d）將抗凍P（AMPS
0.3
-co-AAM
0.4
）水凝膠與先前報(bào)道的低于零溫度的其他水凝膠的離子電導(dǎo)率進(jìn)行比較。
圖
3
基于抗凍P（AMPS
0.3
-co-AAM
0.4
）水凝膠的超級(jí)電容器在室溫下的電化學(xué)性能。（a和b）基于抗凍水凝膠的超級(jí)電容器在室溫下的CV和GCD曲線。（c）不同電流密度下的超級(jí)電容器的電容。（d）在不同的柔性條件下超級(jí)電容器的各種機(jī)械變形的數(shù)字圖像。（e）在不同彎曲角度下超級(jí)電容器的電容保持率。（f）5000次彎曲后超級(jí)電容器的電容保持率。裝置在不同彎曲時(shí)間下的插入GCD曲線。
圖
4
使用P（AMPS
0.3
-co-AAM
0.4
）水凝膠的CNT/PANI電極型超級(jí)電容器的寬溫度范圍操作特性。（a）低溫和高溫下超級(jí)電容器的示意圖。（b）在不同的工作溫度下，器件在3.33 mA cm
-2
下的GCD曲線。（c）在不同工作溫度下超級(jí)電容器的比電容。（d）超級(jí)電容器在不同工作溫度下的電化學(xué)阻抗譜圖（10
?
2
至10
5
Hz）。（e）在很寬的溫度范圍內(nèi)循環(huán)測(cè)試超級(jí)電容器的比電容。
展開 南京林業(yè)大學(xué)《AFM》：超級(jí)電容器研究獲得重要進(jìn)展！
超級(jí)電容器是一種儲(chǔ)能裝置，其特點(diǎn)是充放電周期快，循環(huán)壽命長(zhǎng)，功率密度高，適合各種大功率應(yīng)用。然而，由于其低能量密度和高成本限制了其大規(guī)模的商業(yè)應(yīng)用，開發(fā)一種低成本的厚電極系統(tǒng)變得尤為必要。因此，以一種簡(jiǎn)單、綠色的方式從厚碳電極設(shè)計(jì)具有高面積/體積能量密度的儲(chǔ)能裝置仍具有很大的吸引力，但仍然存在挑戰(zhàn)。纖維素是一種來源豐富、成本低廉的厚碳電極前驅(qū)體，通常采用化學(xué)活化劑和熱解途徑活化，以獲得較高的電化學(xué)性能。但還存在活化條件惡劣，多孔結(jié)構(gòu)易坍塌，成本較高等有待解決的問題。
圖1. 基于酶解誘導(dǎo)的木材分級(jí)多孔結(jié)構(gòu)碳厚電極制備對(duì)稱的超級(jí)電容器
本工作旨在通過纖維素酶誘導(dǎo)合成三維自支撐木質(zhì)基厚碳電極，通過溫和、簡(jiǎn)單和綠色的酶解處理，用于高面積/體積能量密度的超級(jí)電容器。得益于酶解誘導(dǎo)的木材具有高比表面積(1418 m2 g-1)、優(yōu)異的分級(jí)多孔結(jié)構(gòu)，以及豐富的活性位點(diǎn)，經(jīng)酶解誘導(dǎo)的厚碳電極組裝成的對(duì)稱超級(jí)電容器在20 mA cm-2條件下經(jīng)過15 000次長(zhǎng)期循環(huán)后，仍可維持86.58%的電容保持率且能實(shí)現(xiàn)0.21 mWh cm-2/0.99 mWh cm-3的高面/體積能量密度。值得注意的是，這種設(shè)計(jì)高比表面積材料的簡(jiǎn)單、通用策略，可為木質(zhì)基材料的多功能應(yīng)用提供新的研究思路與參考。
展開 
《Langmuir》福師大丁富傳、康涅狄格大學(xué)孫陸逸：受鉤-環(huán)緊固件啟發(fā)的超級(jí)可拉伸和可壓縮水凝膠
通過
多尺度分子模擬證實(shí)，納米片上的高密度羥基和聚合物鏈上的大量胺官能團(tuán)對(duì)于在分子尺度上實(shí)現(xiàn)可逆相互作用至關(guān)重要，可作為納米鉤環(huán)緊固件耗散能量
。因此，合成的水凝膠具有優(yōu)異的拉伸性（>2100% 應(yīng)變）、壓縮回彈性（>90% 應(yīng)變）和耐用性。
值得注意的是，水凝膠可以在模擬滑液的溶液中承受 > 5000 次壓縮和扭轉(zhuǎn)循環(huán)，因此有望用
于潛在的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用，例如人工關(guān)節(jié)軟骨。可以采用和推廣這種鉤環(huán)模型來設(shè)計(jì)各種具有優(yōu)異機(jī)械性能的多功能材料。相關(guān)論文以題為
Super Stretchable and Compressible Hydrogels Inspired by Hook-and-Loop Fasteners
發(fā)表在《L
angmuir
》上。
主圖
受鉤環(huán)緊固件啟發(fā)的水凝膠
圖
1.
(a) Xanthium 鉆頭的數(shù)字圖片。(b) 物理鉤環(huán)緊固件的圖像和納米鉤環(huán)緊固件的相應(yīng)圖示（幾何形狀與實(shí)際鍵無(wú)關(guān)），其中 ZrP-NS 表面上部分帶電的羥基用作鉤子 ，而聚合物鏈上部分帶電的胺基團(tuán)充當(dāng)環(huán)。它們的離子相互作用導(dǎo)致納米級(jí)的鉤環(huán)效應(yīng)。(c) 合成含 ZrP 水凝膠及其微觀結(jié)構(gòu)的程序（未按比例繪制）。
水凝膠的優(yōu)異拉伸性和壓縮性
圖
2.
展開 電動(dòng)汽車用高比能超級(jí)電容器研制成功！
近日，中國(guó)科學(xué)院電工研究所超導(dǎo)與能源新材料研究部承擔(dān)的北京市科委重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“電動(dòng)汽車用高比能超級(jí)電容器研制”通過北京市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)組織的驗(yàn)收。
經(jīng)過兩年技術(shù)攻關(guān)，課題組開發(fā)出高比容量活性炭材料、高倍率負(fù)極材料體系、石墨烯復(fù)合材料等關(guān)鍵材料，并結(jié)合先進(jìn)的穿孔集流體無(wú)損涂布技術(shù)和負(fù)極可控預(yù)嵌鋰技術(shù)等，成功研制出具有高能量密度和高功率密度的全炭型鋰離子電容器單體。
經(jīng)輕工業(yè)化學(xué)電源研究所第三方檢測(cè)，電容器單體實(shí)際容量為2350F，基于整個(gè)單體質(zhì)量的能量密度達(dá)33.6Wh/kg，功率密度達(dá)5.2kW/kg，循環(huán)1萬(wàn)周容量保持率為95.2%以上，-20℃下容量保持率為89%，并組裝成容量為7.5Ah、額定電壓為64V的鋰離子電容器模組，應(yīng)用在國(guó)內(nèi)首輛以全炭型鋰離子電容器為唯一動(dòng)力源的示范觀光車。
專家組對(duì)項(xiàng)目取得的成果給予了充分肯定和高度評(píng)價(jià)：“相關(guān)技術(shù)指標(biāo)處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，已建成超級(jí)電容器中試制備平臺(tái)，具備軟包裝鋰離子電容器的批量化制備能力，軟包超級(jí)電容器可形成模組，已用于小型觀光車示范，對(duì)促進(jìn)超級(jí)電容器在電動(dòng)汽車上的應(yīng)用具有重要意義”，專家一致認(rèn)為承擔(dān)單位各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)全面達(dá)到了課題任務(wù)書規(guī)定的考核指標(biāo)要求，同意該課題通過驗(yàn)收。（來源：電工研究所）
展開 研究人員探討π-共軛聚合物的性質(zhì) 以用于金屬離子電池和超級(jí)電容器
CPs是非常有價(jià)值的材料，也是超極電容器和金屬離子電池（MIBs）的潛在候選材料，因其具有靈活性、低成本、環(huán)境友好性、結(jié)構(gòu)多樣性，以及易通過納米結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)衍生化。π-CPs作為電極材料用于存儲(chǔ)器件的主要缺點(diǎn)包括容量低、穩(wěn)定性差等。
此外，在非質(zhì)子電解質(zhì)中π-CPs電極擊穿，會(huì)導(dǎo)致電池和超級(jí)電容器在放電期間容量快速衰減。迄今為止，文獻(xiàn)中已經(jīng)發(fā)表了各種克服這些障礙的解決方案。其中包括利用有機(jī)羰基化合物制備π-CPs鹽，利用導(dǎo)電材料制備π-CPs共價(jià)化合物，以及利用非共價(jià)技術(shù)制備具有納米結(jié)構(gòu)碳/金屬氧化物的復(fù)合材料。
孤對(duì)電子似乎具有較高的電子遷移率，據(jù)發(fā)現(xiàn)π-CPs中含有包括雜原子（如氧、氮、硫等）在內(nèi)的孤對(duì)電子，具有較高的電導(dǎo)率和氧化還原活性，能夠進(jìn)一步提高儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量和功率密度。
-END-
展開 Chemical Reviews 綜述：非對(duì)稱超級(jí)電容器的設(shè)計(jì)與機(jī)理
【圖文導(dǎo)讀】
1、超級(jí)電容器的歷史發(fā)展歷程
超級(jí)電容器的歷史發(fā)展歷程示意圖
2.超級(jí)電容器的基礎(chǔ)知識(shí)
2.1超級(jí)電容器的背景及其與電池的區(qū)別
超級(jí)電容器分類圖
典型超級(jí)電容器和典型電池的電化學(xué)行為對(duì)比：（a, b）循環(huán)伏安曲線；（c, d）恒電流充放電曲線。（ESR：等效串聯(lián)電阻）
將超級(jí)電容器與電池區(qū)分開來的一個(gè)主要電化學(xué)特征是：超級(jí)電容器在恒電流充電時(shí)電壓總是存在線性增加（或放電時(shí)減小），電荷存儲(chǔ)（釋放）自超級(jí)電容器電極。在電勢(shì)掃描中，超級(jí)電容器通常顯示出與電勢(shì)無(wú)關(guān)的電容。因此，超級(jí)電容器的CV曲線應(yīng)保持矩形，而在充電/放電過程中電流幾乎恒定。另一方面，電池顯示突出和分離的峰值，具有顯著的法拉第反應(yīng)。超級(jí)電容器的恒電流充放電（GCD）曲線呈現(xiàn)具有恒定斜率值的傾斜形狀。相比之下，電池通常在恒定電壓階段表現(xiàn)出相對(duì)平坦的充電/放電平臺(tái)。同時(shí)，對(duì)于需要恒定輸出電壓的應(yīng)用，超級(jí)電容器需要與DC-DC轉(zhuǎn)換器集成，以調(diào)節(jié)和穩(wěn)定輸出電壓。
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