科研團隊新研究為高性能LDHs超級電容器電極材料合成制備提供新途徑

作者：李卉發布時間：2022-01-26【打印】【關閉】

　　近日，中科院合肥研究院固體所功能材料物理與器件研究部朱雪斌研究員課題組在磁電化學沉積合成層狀雙氫氧化物(LDHs)方面取得新進展，相關研究成果發表在Small Methods上。

　　LDHs因具有高氧化還原活性、豐富的化學成分及穩定的層狀結構，被廣泛用作超級電容器電極。將LDHs直接生長于集流體上可減小團聚并提高離子傳輸速率，進而提高超級電容器的性能，在碳布集流體上生長LDHs可滿足可穿戴電子產品對超級電容器的需求，因此電沉積作為簡便、省時和低成本制備方法十分適用于大規模生產。然而，在碳布集流體上電沉積LDHs時，由于LDHs負載量不足、無序堆疊等問題導致LDHs的比容量無法進一步提升。

　　鑒于此，科研人員搭建了磁電沉積系統并首次采用磁電化學沉積方法在碳布上制備了LDH（圖1）。在電場與磁場的耦合作用下，磁流體力學效應顯著提高了負載量，并成功構筑多孔三維網絡狀結構（圖2），使LDH的面積比容量達到2.73 C cm^-2。基于該電極組裝了柔性全固態混合超級電容器器件，并成功用于驅動LED燈（圖3）。該研究為高性能LDHs超級電容器電極材料的合成制備提供了新途徑。

　　以上工作得到了國家重點研發計劃項目和國家自然科學基金的支持。

　　論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smtd.202101320。

圖1. (a) 磁電化學沉積設備實物圖；(b) 磁電化學沉積設備示意圖；(c) 不同制備條件下LDH樣品形貌示意圖。

　　圖2. (a) 上圖為電場平行于磁場時的微觀磁流體力學效應(micro-MHD effect), 下圖為微觀磁流體力學流與濃度起伏之間的相互作用；(b) 上圖為電場垂直于磁場時的宏觀磁流體力學效應(MHD effect)，下圖為宏觀磁流體力學流與濃度起伏之間的相互作用。　　

圖3. (a) 磁電化學沉積制備的LDH超級電容器電極性能圖；(b) 柔性全固態LDH超級電容器器件驅動LED燈實物圖。

科研進展

科研團隊新研究為高性能LDHs超級電容器電極材料合成制備提供新途徑

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