我院工程硕士生在材料科学领域顶级杂志Advanced Materials发表文章

近日，我院能源与环境学部杨诚副教授课指导的工程硕士生徐超同学在材料科学领域顶级杂志《AdvancedMaterials》（最新影响因子17.493）发表文章。...



近日，我院能源与环境学部杨诚副教授课指导的工程硕士生徐超同学在材料科学领域顶级杂志《Advanced Materials》（最新影响因子17.493）发表文章，文章标题为An Ultralong, Highly Oriented Nickel-Nanowire-Array Electrode Scaffold for High-Performance Compressible Pseudocapacitors。这是我院首次由硕士生作为第一作者在这一重要杂志发表学术论文。

随着对便携式电子设备需求的快速增长，超薄、柔性、高能量储存性能的储能设备也日益受到人们的关注。相对于其他的二次能源储存设备(如锂离子电池)，超级电容器具有快速充放电、使用寿命长的特点。然而，当下的微型超级电容器普遍存在能量密度和功率密度低的缺点。过渡金属氧化物和导电高分子以其赝电容的特性能够达到普通碳活性物质能量密度的10倍到100倍，从而成为理想的碳材料替代物。但这些赝电容材料存在着循环性能差的问题，从而减少了电容器的寿命。介于以上两点，当前学术界广泛关注设计高效的三维电极结构，从而提供更有效的离子与电子传输通道，并且可以沉积更多的活性物质，三维的分级结构也可以有效的释放在充放电循环时负载的活性物质产生的应力，从而提高赝电容材料的循环性能。

本项研究利用磁场诱导作用，通过液相还原的方式首次合成出了超长（最长达到1毫米）、高度取向的镍纳米线（直径为100多纳米）阵列。利用其高效的自由电子和离子的输运特性以及金属纳米线的超亲水特性，有利于实现优异的电化学性能并提高活性物质载量。以此为集流体，在上面负载金属氧化物二氧化锰以及导电高分子聚吡咯，徐超装配出拥有高能量密度和优异循环性能的赝电容型非对称超级电容器。

在相同二氧化锰活性物质载量下，相比传统的泡沫镍做集流体的比容量仅有的135F/g，新技术可达到214F/g和750 mF/cm2。此外，循环的寿命也大大提高，镍纳米线阵列沉积二氧化锰在循环20000圈后容量保持在初始的103.7%，而泡沫镍做集流体在循环2000圈后容量只有保持初始的20%。器件的体积能量密度是铝电解质电容器的600倍。

这种高取向、可压缩、超亲水的镍纳米线阵列集流体以其优异的性能为储能器件提供了一个出色的三维集流体结构，可望应用在新型电化学储能、电催化、导电导热互连等领域。

上述工作得到了国家科技部973项目基金、广东省杰出青年科学基金等资助。

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