段镶锋课题组主页 【高水平论文抢鲜看】段镶锋教授课题组在《Science》发文(图文)
日常生活中许多产品离不开电池,但电池的充电速度和使用时间往往不甚理想。近日,国际顶级学术期刊《Science》以article形式发表了我校化学化工学院博士后梅琳等作为共同第一作者(通讯作者为段镶锋教授)的论文《三维多孔石墨烯/Nb2O5复合结构电极材料的高倍率储能应用》。
该研究论文是材料和储能领域的重要研究进展,为未来研制充电速度快且续航能力强的电池迈出重要一步。论文通讯作者段镶锋系美国加州大学洛杉矶分校化学系教授,也是我校化学化工学院特聘教授、博士生导师。我校为论文第二单位。
论文链接 http://science.sciencemag.org/content/356/6338/599.full
当前的锂离子电池等二次电池能量密度比较高,但是功率密度低,在大功率领域受到极大限制。超级电容器具有高功率密度,可达到二次电池的10-100倍,根据不同领域的需要可以弥补电池的局限性,但是超级电容器的能量密度还不到先进电池的10%。高能量密度的锂离子电池和高功率密度电容器只能满足单一需求。高功率密度和高能量密度的可充放二次电池电极材料一直是科学界致力研究的重点。
三维多孔石墨烯/ Nb2O5复合材料制备示意图
该论文通过以三维多孔石墨烯/ Nb2O5作为负极材料,实验发现三维多孔石墨烯可以作为框架结构实现纳米电极材料的高负载量装载,同时三维多孔石墨烯优良的导电性能和大孔结构,实现了快速充放电过程中电子和离子的快速传递。
电极材料负载11mg cm-2条件下,在接近超级电容器的大倍率(10C)快速充放电过程中,电池能量密度达到139 mAh g-1,接近普通二次电池的能量密度。同时电池在大倍率电流循环10000次后,容量衰减仅为10%,远高于普通锂电池的循环寿命和倍率性能。除了寿命长、循环稳定、快速充放电等优势,所制备的电极材料负载量实现了与工业水平相持平,倍率性能远高于目前产业化的二次电池负极材料。
