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厉害了!大连理工大学科研取得重大突破,结果获国际关注!

发布日期:2021-12-28 03:34

本文摘要:近期,新能源汽车龙头公司特斯拉透露其自主研发的新电池有可能是无钴电池,既干电池技术+超级电容的组合,这一消息引起海内外储能领域大咖的高度关注,新一轮能源革命的热情被迅速点燃。与传统电容器相比,超级电容器具有更大的比电容、更高的能量密度等特点,而与充电离子电池相比,它又具有更高的功率密度、更长的使用寿命等突出的优势,因此超级电容器在电化学储能领域的应用前景庞大。

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近期,新能源汽车"龙头"公司特斯拉透露其自主研发的新电池有可能是"无钴电池",既"干电池技术+超级电容"的组合,这一消息引起海内外储能领域大咖的高度关注,新一轮能源革命的热情被迅速点燃。与传统电容器相比,超级电容器具有更大的比电容、更高的能量密度等特点,而与充电离子电池相比,它又具有更高的功率密度、更长的使用寿命等突出的优势,因此超级电容器在电化学储能领域的应用前景庞大。

大连理工大学蹇锡高院士领导其团队,在面向国际学术前沿和国家重大战略需求的现实情况下,在新型高性能超级电容电极质料研究方面取得了新希望。多孔炭质料具有孔道结构可调控和比外貌积大等特点,是现在最为广泛使用的一类超级电容器电极质料。然而,传统多孔炭质料比容量低,导致器件能量密度欠佳,而杂原子掺杂可有效提升质料比容量,但杂原子对于容量孝敬的影响机制仍不明晰。因此,如何基于杂原子本征掺杂炭质料实现兼具高功率密度、高能量密度、长寿命的超级电容器的构筑,依然是一个富有挑战性的关键焦点问题。

蹇锡高,1969年结业于大连理工大学高分子化工专业。中国工程院院士,大连理工大学教授,有机高分子质料专家,亚太质料料学院院士。

蹇锡高院士团队前期研发出系列电极质料并组装成超级电容器,效果显示能量密度可到达120WG/KG,使用寿命可凌驾30000次循环充放电实测考核。基于这个研究结果的基础上,蹇锡高院士团队又从分子设计出发,设计合成系列新型含芳杂环结构的单体,并以其为基础可控制备一系列孔径巨细可控的共价有机网络质料,该类质料作为超级电容器电极质料,具有突出的特点及优势:在充放电历程中电解液可以在介孔内部孔道快速传输,在高充放电速率下赋予电容器高倍率性能及优异的循环稳定性,在1mol/L H2SO4电解液中、10 A/g电流密度下,经由80000次循环充放电实测考核,容量保持率仍高达123%(不光没有降低反而上升了23%)。此外,系统探究了该类质料在高温离子热条件下结构的转变,及其结构与超级电容器电容性能之间的定量关系,即吡咯氮、吡啶氮及羰基氧是赝电容的主要孝敬源。相关结果近期揭晓在国际知名学术刊物Nano Energy上(影响因子15.55)。

研究讲明,这种合成计谋可以拓展到多种含芳杂环结构的网状质料的制备,并对质料举行分子级别准确调控,是一种制备高性能共价有机网络质料的普适性方法。这一研究结果为拓展和深化新型高性能超级电容器电极质料的设计与构筑开发了新的技术途径,也为高性能本征掺杂杂原子多孔网络质料的设计合成提供了新思路。

同时,为大连理工大学功效质料专业的新工科建设提供了有力支撑。大连理工大学质料学院胡周遭副教授作为该项研究结果的第一作者,质料学院博士生张天鹏作为第二作者。超级电容器电极质料研究事情获得了国家自然科学基金、重点研发计划及中央高校基本科研业务费专项资金等机构的资助和支持。

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