3D打印非对称微型超级电容器电极结构调控及其电子/离子传输机制研究
批准号:
52072297
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
李磊
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:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
李磊
中文摘要
微型超级电容器的非对称结构设计可显著提升其储能性能,对推动微电子器件产业的发展具有重要意义。3D打印技术是制备非对称微型超级电容器电极的理想方法,但是其面临的挑战是提高赝电容基电极电子导电性及其可3D打印墨汁制备。因此,本项目拟设计3D打印高电子导电性的双碳层结构石墨烯/过渡金属氧化物(氮化物)/碳纳米管电极并发展其复合材料墨汁制备方法。拟研究墨汁参数与3D打印工艺对电极结构的影响规律及关键控制条件,实现可控结构电极的高效制备。在此基础上,研究电极结构对储能容量、倍率性能、循环稳定性等电化学储能性能的影响规律,揭示电极结构对电子/电解液离子传输的作用机制,为电极结构优化提供依据。本项目预期成果将对3D打印高性能非对称微型超级电容器的设计与制备提供重要的理论依据与技术指导,对其商业化应用及发展具有重要意义。
英文摘要
Asymmetric structural design can significantly improve the energy storage performance of microsupercapacitors (MSCs), which is of great significance to promote the development of the micro-devices industry. 3D printing technology is the ideal method to prepare the electrodes of MSCs, but the challenge is to improve the electrical conductivity of the pseudocapacitive electrodes and the preparation of their 3D printing inks. Therefore, 3D printing double-carbon layer structured graphene/transition metal oxide (nitride)/carbon nanotubes electrodes with high electrical conductivity is designed and the method of preparing its composite ink is developed in this project. We will study the influence of ink parameters and 3D printing technology on the electrode structure and the key control conditions, in order to realize the efficient preparation of the electrode with controllable structure. We will then study the influence of electrode structure on the electrochemical properties such as charge storage capacitance, rate performance and cycling stability, in order to reveal the mechanism of the effect of electrode structures on the transport of electron/electrolyte ions. This will provide a basis for the optimization of electrode structure. The project is expected to provide important theoretical basis and technical guidance for the design and preparation of the 3D printed high-performance asymmetric MSCs, and will be of great significance for their commercial application and development.
微型超级电容器是微机电系统、微型机器人等微型电子器件的重要功能单元,其储能性能对该领域的发展具有重要影响。目前,该器件需要突破的瓶颈是提高其面能量密度。.根据该器件储能能量密度(E)与器件储能容量(C)和工作电压(V)的关系E = CV2/2,本项目设计并利用3D打印制备基于双碳层结构石墨烯/过渡金属氧化物(氮化物)/碳纳米管电极的非对称微型超级电容器,通过同时提高器件的储能容量和工作电压,实现其面能量密度的极大提升。.本项目成功开发了可3D打印石墨烯基复合材料墨汁制备方法,揭示了影响墨汁性质的关键因素,制备了高质量复合材料墨汁;研究了墨汁性质与3D打印工艺对电极结构的影响规律以及关键控制条件,实现可控结构电极的高效制备;在此基础上,研究电极结构对材料电化学储能性能,即储能容量、倍率性能、循环稳定性的影响规律,揭示电极结构对电子/电解液离子传输的作用机制,建立了电极结构和其电化学储能性能的构效关系;实现了3D打印制备高储能能力的非对称微型超级电容器,器件面能量密度高达44.86 μWh·cm-2,能够独立作为功能单元,支持压力传感器持续工作10,000秒。
代谢重编程重塑肿瘤微环境引起转移性肾癌免疫治疗抵抗的分子机制研究
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批准号:82230097
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项目类别:重点项目
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资助金额:265万元
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批准年份:2022
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负责人:李磊
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依托单位:
ZnO/MgO核壳纳米线的可控合成及高性能紫外光电探测器研究
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批准号:51905413
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:24.0万元
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批准年份:2019
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负责人:李磊
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依托单位:
PrLZ调控AMPK信号抑制自噬促进前列腺癌化疗抵抗的机制研究
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批准号:81773206
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项目类别:面上项目
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资助金额:70.0万元
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批准年份:2017
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负责人:李磊
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依托单位:
miR-449a调控PrLZ信号通路在前列腺癌干/前体细胞干性维持及肿瘤恶性进展中作用机制研究
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批准号:81472679
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项目类别:面上项目
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资助金额:75.0万元
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批准年份:2014
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负责人:李磊
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依托单位:
Tetraspanins 调节ADAM10在前列腺癌侵袭转移中的分子机制研究
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批准号:81072107
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项目类别:面上项目
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资助金额:34.0万元
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批准年份:2010
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负责人:李磊
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依托单位:
诱导/封闭PrLZ表达对前列腺癌细胞生长、侵袭转移影响的体内外实验研究
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批准号:30500502
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:25.0万元
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批准年份:2005
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负责人:李磊
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依托单位:
国内基金
海外基金