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中国科研团队研发可实时修复的超级电容器

2019年04月15日 19:33 来源:中国新闻网 

  中新网合肥4月15日电 (周慧 吴兰)合肥工业大学15日消息,该校化学与化工学院从怀萍教授课题组与中国科学技术大学俞书宏教授研究团队合作,成功研发了新型超级可伸缩电容器,在国际上首次实现了在充放电过程中的实时自修复。

  该成果近日线发表在国际著名期刊《先进材料》上。据介绍,研究结果为研发智能柔性能源存储器件提供了新的途径,有望推动未来柔性、可穿戴电子器件的发展。

  可伸缩超级电容器具有高机械柔性,能够在弯曲和拉伸等复杂机械形变时依然保持结构完整性和高导电性,可作为新型可穿戴电子器件和柔性仿生器件的储能器件。而自修复性能对于电容器在发生机械损伤时自动修复其结构而保持原有导电性和电化学性能尤为重要。然而,由于缺少有效的结构设计和完整的器件构型,目前的可伸缩超级电容器机械形变能力有限,且电容器电极层与电解质层间易产生错位,严重降低了器件容量和稳定性,严重制约了柔性超级电容器的实际应用。

  针对这一难题,科研人员创新性地在单体引发聚合过程中引入动态金属配位键,成功研发了具有优异伸缩性能和光学、电学多重刺激响应修复性能的纳米复合水凝胶电极和电解质。通过进一步在凝胶电极上化学焊接银纳米线薄膜作为集流体,该团队实现了利用各层间丰富的金属-硫配位作用,化学键合构筑具有整体构型的超级电容器。

  研究证明,这一新型超级电容器具有卓越的柔性和可修复超级电容器性能。实验结果表明,这一新型电容器的面电容值高达885 mF/cm2,拉伸应变可达原长的8倍。同时,基于电极和电解质优异的本征弹性和自修复性能以及一体化器件构型设计,该电容器具备了快速的光自修复能力和高效的电学实时自修复能力。

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