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基于亚纳米多孔电极和离子液体的高性能超级电容器研究
结题报告
批准号:
51972123
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
吴季怀
依托单位:
学科分类:
无机非金属能量转换与存储材料
结题年份:
2023
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
吴季怀
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中文摘要
超级电容器具有充电速度快、功率密度高、循环寿命长、环境友好等特性而成为新一代储能电池的典型代表,然而适中的能量密度限制其优点发挥和广泛应用。本课题以提高超级电容器的能量密度为目标,选择势能窗口宽的离子液体为电解质,设计合成孔径与电解质离子直径相匹配的亚纳米多孔电极,开展高性能超级电容器研究。通过考察单一型、杂化型、凝胶型三种离子液体,比较瓜环碳、复合物、非对称三种亚纳米多孔电极,探讨电极材料的制备条件与纳孔/微孔/介孔分布及比表面的关系,阐明电解质离子直径与电极材料孔径的匹配及对器件性能的影响,探明离子液体/亚纳米多孔电极的界面层结构和超级电容器储能机理,厘清器件构造对效能尤其是能量密度的影响,揭示超级电容器的材料微观结构与宏观电化学性能之间关系,实现高性能超级电容器的材料设计和可控制备,提供充放电稳定性好、能量密度高于120 Wh/kg的器件,为高性能超级电容器的开发提供理论支撑。
英文摘要
The supercapacitor has become the typical representative of the new generation energy storage device owing to its rapid charging/discharging, high power density, long cycle life and friendly environment. However, the moderate energy density limits its advantages and wide application. Aiming at the improvement of the energy density of supercapacitors, we choice the ionic liquid with wide potential window as electrolytes, device and synthesis a subnanoporous electrode materials whose pore size matched with the ionic diameter of electrolytes, and carry out the researches on high-performance supercapacitors. By investigating three kinds (single, hybrid and gel) of ionic electrolyte, comparing three kinds (cucurbiturils carbon, composite and asymmetric) of subnanoporous electrodes, we expound the relationship between the preparation conditions and the dispersion of nanopores/ micropores/mesopores/macropores; elucidate the match of the ionic diameter of electrolyte with the pore size of electrode materials and its influence on the properties of the device; clarify the interface layer structure of ionic liquid/electrode and energy storage mechanism of supercapacitor; illustrates the relationship between microstructure of materials and electrochemical properties of supercapacitor; realize the material design and control Material design and controllable preparation for high-performance supercapacitor, provides the devices with good charging/discharging stability and energy density higher than 120 Wh/kg, and provide theoretical support for the development of high performance supercapacitors.
期刊论文列表
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DOI:10.1016/j.nanoen.2023.108939
发表时间:2023-09
期刊:Nano Energy
影响因子:17.6
作者:Jingxu Tian;Jihuai Wu;Ruoshui Li;Yu Lin;Jialian Geng;Wenhui Lin;Y. Wang;Ouyang Qiang;
通讯作者:Jingxu Tian;Jihuai Wu;Ruoshui Li;Yu Lin;Jialian Geng;Wenhui Lin;Y. Wang;Ouyang Qiang;
DOI:10.1016/j.cej.2023.143652
发表时间:2023-05
期刊:Chemical Engineering Journal
影响因子:15.1
作者:Pengxu Chen;Weichun Pan;Sijia Zhu;Fengxian Cao;Anling Tong;Ruowei He;Z. Lan;Weihai Sun;Jihuai Wu
通讯作者:Pengxu Chen;Weichun Pan;Sijia Zhu;Fengxian Cao;Anling Tong;Ruowei He;Z. Lan;Weihai Sun;Jihuai Wu
DOI:10.1021/acsenergylett.2c02378
发表时间:2022-12
期刊:ACS Energy Letters
影响因子:22
作者:Chunyan Deng;Jihuai Wu;Yuqian Yang;Yitian Du;Ruoshui Li;Qi Chen;Yuanxian Xu;Weihai Sun;Z. Lan;Peng Gao
通讯作者:Chunyan Deng;Jihuai Wu;Yuqian Yang;Yitian Du;Ruoshui Li;Qi Chen;Yuanxian Xu;Weihai Sun;Z. Lan;Peng Gao
DOI:10.1016/j.jallcom.2023.172749
发表时间:2024-01
期刊:Journal of Alloys and Compounds
影响因子:6.2
作者:Jing Xu;Jihuai Wu;Qi Chen;Ying Wang;Ruoshui Li;Xia Chen;Z. Lan;Weihai Sun
通讯作者:Jing Xu;Jihuai Wu;Qi Chen;Ying Wang;Ruoshui Li;Xia Chen;Z. Lan;Weihai Sun
DOI:10.1002/aenm.202303387
发表时间:2024-01
期刊:Advanced Energy Materials
影响因子:27.8
作者:Chunyan Deng;Lina Tan;Jihuai Wu;Yuqian Yang;Yitian Du;Qi Chen;Xia Chen;Liuxue Sun;Fuda Yu;Weihai Sun;Peng Gao;Zhang Lan
通讯作者:Chunyan Deng;Lina Tan;Jihuai Wu;Yuqian Yang;Yitian Du;Qi Chen;Xia Chen;Liuxue Sun;Fuda Yu;Weihai Sun;Peng Gao;Zhang Lan
集光伏转换和能量存储于一体的高性能光电容器研究
  • 批准号:
    52372190
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    51万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    吴季怀
  • 依托单位:
全钛基背投式PIN异质结钙钛矿型太阳电池研究
  • 批准号:
    51472094
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    83.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    吴季怀
  • 依托单位:
掺杂稀土转换发光晶态材料的可控制备及在染料敏化太阳能电池中的应用
  • 批准号:
    90922028
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    50.0万元
  • 批准年份:
    2009
  • 负责人:
    吴季怀
  • 依托单位:
基于新型凝胶电解质的准固态染料敏化太阳能电池研究
  • 批准号:
    50842027
  • 项目类别:
    专项基金项目
  • 资助金额:
    9.0万元
  • 批准年份:
    2008
  • 负责人:
    吴季怀
  • 依托单位:
全固态无机/有机复合太阳能电池研究
  • 批准号:
    50572030
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    27.0万元
  • 批准年份:
    2005
  • 负责人:
    吴季怀
  • 依托单位:
氧化物半导体纳米插层光催化材料研究
  • 批准号:
    50372022
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    24.0万元
  • 批准年份:
    2003
  • 负责人:
    吴季怀
  • 依托单位:
层状铌钨酸钽钨酸光催化纳米复合材料研究
  • 批准号:
    50082003
  • 项目类别:
    专项基金项目
  • 资助金额:
    14.0万元
  • 批准年份:
    2000
  • 负责人:
    吴季怀
  • 依托单位:
粘土-有机树脂超吸水性复合材料研究
  • 批准号:
    59772034
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    16.0万元
  • 批准年份:
    1997
  • 负责人:
    吴季怀
  • 依托单位:
超细改性粘土粉料----硅橡胶补强剂研究
  • 批准号:
    59572033
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    8.5万元
  • 批准年份:
    1995
  • 负责人:
    吴季怀
  • 依托单位:
以(F2+)H心为基础的(F2+)HA心研究
  • 批准号:
    68908004
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    1.5万元
  • 批准年份:
    1989
  • 负责人:
    吴季怀
  • 依托单位:
国内基金
海外基金