卢锡洪教授&刘天西教授AM：交叉耦合的微介孔网络中的三相边界，使3D打印和基于离子凝胶的准固态微超级电容器成为可能- 大数跨境

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卢锡洪教授&刘天西教授AM：交叉耦合的微介孔网络中的三相边界，使3D打印和基于离子凝胶的准固态微超级电容器成为可能

科学材料站

2020-09-28

导读：本文报道了一系列交叉耦合的微介孔碳金属网络的研究。为了解决先进微型超级电容器（MSC）建设中的问题，研究人员通过氮掺杂交叉耦合的微介孔碳-金属网络作为电极的方式，得到具有出色超电容性能和宽温度范围的3

文章信息

交叉耦合的微介孔网络中的三相边界，使3D打印和基于离子凝胶的准固态微超级电容器成为可能

第一作者：Feili Lai

通讯作者：卢锡洪*, 刘天西*

单位：中山大学，江南大学

研究背景

电化学储能（EES）装置（例如超级电容器和碱离子电池）的性能和应用对于间歇性可再生和可持续能源的有效利用至关重要，而这类能源逐渐依赖于创新材料配方的发展和增强电解质在电极上的吸附能力，表面积可及性和离子传输能力的可扩展性制造策略。因此，由含金属的碳作为水性超级电容器组件的电极已显示出巨大的潜力。然而，它们的工作电压窗口和能量密度通常限制在相当狭窄的区域内。为了解决该问题，必须制造高度极化的含金属碳，以开发用于高工作电压操作的稳定的电解质。

另外，增材制造技术在提高能量存储性能方面也起着重要作用。其中基于挤压的3D打印方法已被证明是一种简便而通用的平台，因此开发具有创新性的石墨烯基3D打印油墨配方具有重要意义。

文章简介

近日，中山大学卢锡洪教授与江南大学刘天西教授等合作。在国际顶级期刊advanced materials上发表题为“Three‐Phase Boundary in Cross‐Coupled Micro‐Mesoporous Networks Enabling 3D‐Printed and Ionogel‐Based Quasi‐Solid‐State Micro‐Supercapacitors”的研究工作。

本文报道了一系列交叉耦合的微介孔碳金属网络的研究。为了解决先进微型超级电容器（MSC）建设中的问题，研究人员通过氮掺杂交叉耦合的微介孔碳-金属网络作为电极的方式，得到具有出色超电容性能和宽温度范围的3D打印的准固态微型电容器。

这项工作为通过修改电极表面来创建丰富的三相边界提供了启发性的见解，并揭示了用于间歇性可再生能源利用的下一代超级电容器的合理开发。

本文要点

要点一：本文制备的氮掺杂的交叉耦合的微介孔碳金属网络 / Fe2O3纳米复合材料，可以作为微型超级电容器（MSC）制造的3D打印油墨的强大添加剂。实验结果和理论模拟均表明，发达的分层网络具有丰富的超细Fe2O3纳米颗粒，这不仅显著促进了离子在其三相边界处的吸附，也大大有利于离子的扩散/传输，且使其路径缩短。

要点二：本文所制备的纳米复合材料电极在基于液体电解质的对称器件中具有高的重力电容和出色的稳定性，以及非常高的非对称超级电容器的能量密度。特别是，通过3D打印的基于离子凝胶的准固态MSC具有较高的重量电容，且该设备可以在较宽的温度范围下运行。

要点三：这项工作为通过修改电极表面来创建丰富的三相边界提供了启发性的见解，并揭示了用于间歇性可再生能源利用的下一代超级电容器的合理开发。

文章链接

Three‐Phase Boundary in Cross‐Coupled Micro‐Mesoporous Networks Enabling 3D‐Printed and Ionogel‐Based Quasi‐Solid‐State Micro‐Supercapacitors

https://doi.org/10.1002/adma.202002474

通讯作者介绍

卢锡洪，中山大学化学学院副教授，

中山大学“生物无机与合成化学教育部重点实验室”固定研究人员。2008年6月、2013年6月分别获中山大学应用化学学士学位、物理化学博士学位；2011.9-2013.5美国加州大学Santa Cruz分校联合博士培养、2013年7月聘为中山大学化学与化学工程学院讲师，2015年2月晋升为副教授。

主要从事过新型能源纳米材料与水系电化学储能器件的研究工作。近五年来以第一作者/通讯作者身份发表SCI收录论文70余篇（23篇入选为ESI高被引论文），H因子为55；获授权国家发明专利4 项。目前主持国家自然科学优秀青年基金项目、广东省杰出青年科学基金项目等项目，入选为2016年“广东特支计划科技创新青年拔尖人才”和中国化学会2016-2018年度“青年人才托举工程”。曾获广东省科学技术一等奖、高等学校科学研究优秀成果奖自然科学奖二等奖等奖励。

刘天西，江南大学化学与材料工程学院教授，博士生导师。

国家杰出青年基金获得者(2011)、上海市曙光学者(2009)、教育部新世纪优秀人才(2004)、上海市青年科技启明星及其跟踪计划获得者(2004，2009)、上海市领军人才（2017） [1] 。主要从事高分子纳米复合材料、新能源材料与器件、有机-无机杂化材料、静电纺纳米纤维复合材料等研究工作。在Adv. Mater., Angew. Chem. Int. Ed.等学术期刊发表SCI论文220余篇，被他人引用5600余次，H指数=42；获授权发明专利3项；先后承担十余项省部级以上科研项目；担任6个国际、国内学术期刊编委；中国复合材料学会微纳米复合材料专业委员会副主任。