电化学储能器件

在以可再生能源为基础的智能微型电网系统中,能源存储技术对于电力的有效利用至关重要,其发展与储能体系的能量密度、循环寿命及应用成本密切相关。其中,可充锂离子电池作为现有先进技术的代表,直接影响着储能设备的性能、便携度及商业可行性。我们针对现有锂硫电池体系发展的技术瓶颈,利用碳材料载流子传输效率高、化学吸附活性强、多孔结构可调谐等优势,制备出碳-电化学活性复合材料,其电容量、充放电速率及循环寿命都得到了极大的提升(Nano lett. 2012, 12, 6474-6479,);以氧化石墨烯作为固定剂,有效阻止了硫及多硫化物在有机电解液中的溶解, 该GO-S复合材料显示出优异的可循环性及电容稳定性(J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 18522 ,);此外,在锂离子电池,锂硫电池,超级电容器等电化学能量存储方面的研究也取得了突出进展,设计了不同纳米结构的电极材料应用于锂硫电池体系,相关成果发表在Energy & Environmental Science, J.Am. Chem. Soc., Nano Letters等杂志上;同时应邀为Nanoscale杂志撰写了锂硫电池专题综述文章;其中基于氧化石墨烯/硫复合电极材料所设计的锂硫电池循环寿命高达1500次,创造了该类型电池的最高纪录,其比容量、充放电速率也均居于世界领先水平,该项研究相关新闻报道刊登在美国能源部科学办公室网站主页上(http://science.energy.gov/),最新研究成果及论文也被C&EN (ACS) 等科技媒体广泛报道(http://cen.acs.org/articles/91/web/2013/12/Three-Ways-Make-High-Energy.html)。

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