世界顶级学术期刊《化学评论》刊发 东华大学为第一单位的超级电容器领域综述论文
发布人:周炯燕  发布时间:2018-09-25   浏览次数:10

日前,国际顶级学术期刊《化学评论》(Chemical Reviews)(影响因子52.613)刊发了以东华大学为第一单位的综述论文《非对称超级电容器的设计及储能机理》(“Design and mechanisms of asymmetric supercapacitors”)(DOI:10.1021/acs.chemrev.8b00252),这一工作主要由东华大学材料学院2015级博士毕业生邵元龙(现为剑桥大学石墨烯中心及化学系博士后),王宏志教授与加州大学洛杉矶分校材料创新中心主席Richard Kaner和加州大学杰出教授、世界储能领域知名专家Bruce Dunn联合完成。



图1. 不同种类能量存储器件能量密度,功率密度和放电时间性能对比。


 图2. 超级电容器的发展史

《化学评论》于1924年由美国化学会创刊发行,是美国化学会和国际化学领域内最具权威性的综述性期刊。它致力于发表最具影响力的综述文章,以全面、权威、重要和可读性而著称,其学术影响力在国际化学领域处于前列。

该综述论文概述了超级电容器的发展历史,详细介绍了其储能机理以及超级电容器的评价机制,并分门别类的对电容型非对称超级电容器、金属离子电容、混合电容和氧化还原离子电容等进行详细介绍及机理分析。该综述还从探索和开发新的电极材料、拓宽超级电容器的工作电压及能量密度、探索更多种类的低成本的金属离子电容等八个方面对超级电容器的研究进行展望,为超级电容器的下一步研究发展指明了方向。

“做基础研究要‘专’更要‘钻’”,第一作者邵元龙告诉记者,自2010年进入东华大学材料学院硕博连读期间他就专注于超级电容器研究,这一钻研就是八年。谈及超级电容器的优点,邵元龙如数家珍。超级电容器是一种介于传统电容器和电池之间的新型储能器件,与传统电容器相比,超级电容器具有高功率密度(5-30kW/kg,高出锂离子电池10-100倍),极短的充电时间(几分钟甚至几十秒),循环可达一百万次的超长寿命等优点,在未来储能领域具有非常广泛的应用前景。

 图3.双电层电容及三种不同赝电容机制的结构示意图

据了解,超级电容器的研究处于学术界的“蓝海地带”,该领域内的整体研究标准较为模糊,储能机理不明确,很大程度上限制了超级电容器的研究发展。尤其是关于超级电容器的性能评定标准不统一,邵元龙形象地说这就好比是去菜市场买菜,每个摊位的计量器具——秤却没有统一,因此综述中在梳理了当前学界存在的各类性能评定标准的基础上,提出了较为科学的评定标准,并对这一领域分类、性能计算分析方法、储能机制及相关先进表征技术的进行了详细分析论述,以便更有效地研究超级电容器的能量存储机制,更加合理科学地提升超级电容器的能量存储特性。

在材料化学领域权威期刊《化学评论》的这次 “发声”,邵元龙坦言背后的工作量相当大,这项工作还联合了东华大学、加州大学洛杉矶分校的诸位专家学者,从初稿到最终发表历时3年,查阅了数千份文献资料。千里之行始于足下,邵元龙的博士课题指导老师李耀刚教授和王宏志教授就常常要求“做科研不要总是想着走捷径,要沉下去好好打磨自己的本领。”在材料学院先进功能材料课题组,在王宏志、李耀刚和张青红三位教授的指导下,从一名懵懂的科研“小白”慢慢成长起来,课题组老师耳提面命的教诲和浓厚的科研学术氛围让邵元龙的科研第一步迈得很稳很扎实。“现在还是很怀念在东华实验室里做科研的时光,铭记李老师、王老师和张老师的谆谆教导,希望未来能够再接再厉交出一份满意的科研答卷!”邵元龙感慨地说道。

据了解,我校材料学院先进功能材料课题组在超级电容器领域先后在《化学学会评论》(Chemical Society Reviews)、《先进材料》(Advanced Materials)、《材料界限》(Materials Horizon)、《纳米能源》(Nano Energy)等国际知名期刊发表超级电容器领域研究论文10余篇,取得一系列研究成果。这些前期的研究工作为本篇综述论文的发表奠定了扎实的实验及理论基础。


论文全文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.8b00252



撰写:朱一超信息员:朱一超