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北京林大许凤团队: 绿色环保的高离子传输性能超级电容器隔膜新材料

RSC英国皇家化学会  · 公众号  ·  · 2024-07-29 11:00
    

主要观点总结

本文介绍了一种采用相置换和冷冻干燥技术开发的再生纤维素(RC)隔膜,其具有超薄、高热稳定性、机械强度、均匀孔隙结构和高孔隙率等优点,并应用于超级电容器中。该隔膜的离子传输能力优于商用聚丙烯隔膜,装配有RC隔膜的超级电容器表现出良好的容量和循环稳定性。研究成果已发表在《Journal of Materials Chemistry C》上。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

高效的离子传输对提高超级电容器的循环性能和整体寿命至关重要。隔膜作为电解质的储存器件,为离子的高效传输提供通道。然而,现有隔膜存在孔径大、孔密度低、离子传输阻力大等问题。开发具有强化离子传输性能的隔膜是一个持续的挑战。

关键观点2: 研究内容

研究团队采用相置换和冷冻干燥技术开发出再生纤维素(RC)隔膜,具有超薄、高热稳定性、机械强度、均匀孔隙结构和高孔隙率等优点。通过离子液体溶解纤维素,再采用冷冻干燥策略制备出大尺寸超薄的离子强化传输隔膜。该隔膜应用于超级电容器中,表现出优异的电化学性能和循环稳定性。

关键观点3: 研究结果

再生纤维素隔膜具有高亲水性、均一离子传输通道等优势。在相同KCl电解液中,RC隔膜具有更小的传输阻力和高离子电导率。将RC隔膜应用于超级电容器中,表现出良好的容量和电化学稳定性,使用不同电解液循环1000次后,仍具有出色的电化学性能和循环稳定性。

关键观点4: 论文发表

该成果以《用于强化离子传输的超薄再生纤维素超级电容器隔膜》为题,发表在《Journal of Materials Chemistry C》期刊上,并入选为hot article。论文信息包括作者、期刊介绍等。


文章预览

研究背景 高效的离子传输有助于提高超级电容器的循环性能和整体寿命,实现超级电容器高效的能量存储。 隔膜作为电解质的储存器件为离子的高效传输提供通道。 然而,孔径大、孔密度低、离子传输阻力大等问题仍然阻碍着隔膜的发展。开发绿色环保,具有高综合性能并强化离子传输性能的隔膜是一个持续的挑战。 文章简介 近日,北京林业大学大学 许凤教授 和 许阳蕾副教授 带领研究团队采用相置换和冷冻干燥技术开发出再生纤维素 (RC) 隔膜,具有超薄 (16 μm)、较高的热稳定性(200℃)、机械强度、均匀孔隙结构和高孔隙率 (65.35%)、优异的电解质吸收性 (82%) 等优点,其离子传输能力优于两种商用聚丙烯隔膜。另外,装配有 RC 隔膜的超级电容器表现出可观的容量 (203.8 Fg -1 ) 和出色的循环稳定性。 Fig 1.  RC 隔膜的制备: (a) RC 的制备过程; (b) ………………………………

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