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上海交大黄富强/林天全团队分子级调控!π型微孔芳烃新型碳材料突破锂超容容量电压双瓶颈

纳米人  · 公众号  ·  · 2025-05-28 19:38

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⁻⁸ S/m,实现高速电荷传输;其二,材料边缘精准保留大量C( sp² )–H活性位点,可与电解液中的 ClO ₄⁻ 阴离子形成氢键吸附,实现高效赝电容储能。测试结果表明,这种新型碳材料比容量241mAh/g,是商用活性炭96mAh/g的2.5倍。其三,传统碳材料因边缘被 含氧官能团 占据易引发产气等问题,工作电压被限制于4.0V以下,新型碳材料通过减少含氧官能团并构建超大π共轭平面,将平均工作电压提升至3.13V,且4.2V高压下无显著副反应。其四,0.6~1.5nm的规则微孔结构精准匹配电解液离子尺寸,孔道分布均匀,离子扩散路径短,50A/g超高电流密度下,容量保持率达21.6%(52mAh/g),快充潜力突出。


研究团队进一步集成出正负极均采用该新型碳材料的对称型锂超容器件,通过“氧化-还原”反应分别吸附阴离子(ClO ₄⁻ )和阳离子(Li ),实现电荷平衡,简化了器件组装流程。测试结果显示,能量密度458Wh/kg,功率密度突破100kW/kg,实现有文献报道以来对称型锂超容最佳性能。


《先进材料》审稿人评价,该研究通过精准调控碳材料的电子结构与孔隙分布,实现了双电层与赝电容机制的协同效应,为锂超容储能器件设计提供了新范式。







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