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水基鋅離子混合超級電容器由于其二價性、高豐度和穩(wěn)定性而受到廣泛關(guān)注。通過集成電池型電極和電容型電極，可以同時實(shí)現(xiàn)高能量密度和高功率輸出。然而，仍然存在許多問題，包括但不僅僅是氫析出反應(yīng)，枝晶生長，和在低溫下顯著的容量損失。本工作提出了一種以1M Zn(CH3COO)2和20 M CH3COOK為基礎(chǔ)的混合型“鹽包水”水凝膠電解質(zhì)，通過抑制水分子的分解，將ZHSC的電壓窗口擴(kuò)大到0-2.1 v。在功率密度為487.5 w/kg-1的條件下，水溶性ZHSC的最大能量為100.2 wh/kg-1，循環(huán)穩(wěn)定性好，循環(huán)4000次后電容保留率達(dá)99.5% 。采用聚丙烯酸鉀/羧甲基纖維素水凝膠電解質(zhì)(含1M Zn(CH3COO)2和20 M CH3COOK組裝而成的柔性準(zhǔn)固態(tài)ZHSC，在功率密度為383.3 w kg-1的條件下，具有良好的低溫適應(yīng)性和耐磨儲能性能，能量密度為106.5 wh kg-1。 Figure 1. ZHSCs設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理圖。 Figure 2. a) N/P共摻雜石墨烯水凝膠反應(yīng)示意圖;b) N 1s和c) P 2p 的XPS光譜。 Figure 3. a)拉曼光譜，b)電壓窗，c)差示掃描量熱法(DSC)從?70℃到70℃的曲線，以及d) 1 M Zn(CH3COO)2和不同濃度的CH3COOK在開放氣氛下的重量保留。 Figure 4. a) CV曲線，b) GCD曲線，c)比電容，d)以1 M Zn(CH3COO)2和28 M CH3COOK為基礎(chǔ)的NP-rGO水溶液ZHSC的EIS;e)器件的電化學(xué)反應(yīng)動力學(xué);f) 5?~ 50 mV s?1的擴(kuò)散貢獻(xiàn)和電容貢獻(xiàn)。 Figure 5. a) NP-rGO//NP-rGO超級電容器與1 M Zn(CH3COO)2和28 M CH3COOK水溶液ZHSC的自放電曲線;b) ZHSC水溶液在5 A g?1條件下循環(huán)4000次的穩(wěn)定性和庫侖效率;c) Zn陽極經(jīng)過4000次循環(huán)后的XRD和d) SEM圖像。 Figure 6. a)柔性準(zhǔn)固態(tài)ZHSC結(jié)構(gòu)示意圖;b) CV曲線和c)柔性ZHSC的比電容;d)柔性ZHSC與所報告柔性器件的Ragone圖;e)柔性ZHSC在5 A g?1下8000次循環(huán)的循環(huán)穩(wěn)定性和庫侖效率;f)柔性ZHSC在10 mV s?1時的CV曲線，g)柔性ZHSC在1 A g?1時的比電容;h)柔性ZHSC在不同彎曲條件下的圖像。 Figure 7. ) 10 mV s?1時的CV曲線，b) 1 a g?1時的比電容，c)柔性ZHSC在?15、25和65℃時的EIS;d) LED和并聯(lián)的定時器由一個柔性的ZHSC在冰上供電。 相關(guān)研究工作由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)Lifeng Yan課題組于2021年發(fā)表在《Adv. Sustain. Syst》上，原文：Flexible Quasi-Solid-State High-Performance Aqueous Zinc Ion Hybrid Supercapacitor with Water-in-Salt Hydrogel Electrolyte and N/P-Dual Doped Graphene Hydrogel Electrodes。 閆立峰 理學(xué)博士 教授 電話：0551-63606853 (O) 傳真：0551-63602969 E-mail: lfyan@ustc.edu.cn 個人簡介 1969年生于內(nèi)蒙古莫里達(dá)瓦旗，1991年本科畢業(yè)于鄭州大學(xué)，2001年畢業(yè)于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，獲理學(xué)博士學(xué)位。曾多次到日本東京大學(xué)，東京工業(yè)大學(xué)和大阪大學(xué)等做JSPS訪問學(xué)者?！毒?xì)化工》編委。目前已發(fā)表SCI論文90余篇，專著兩本，申請發(fā)明專利6項(xiàng)，已授權(quán)1項(xiàng)。 研究方向 綠色化學(xué)和高分子化學(xué)與物理 (1) 生物功能大分子材料合成與性能； (2) 碳材料及其在催化、能量高效轉(zhuǎn)化中的應(yīng)用； (3) 以生物質(zhì)為原材料的綠色化學(xué)研究?！ ?/span> 科研項(xiàng)目 1. 國家自然科學(xué)基金：siRNA輸運(yùn)靶向多胺基多嵌段生物可降解高分子的合成； 2. 國家自然科學(xué)基金：生物可降解近紅外發(fā)光聚合物納米粒子的合成及其在活體藥物示蹤中的應(yīng)用； 3. 科技部973計(jì)劃項(xiàng)目子課題：大規(guī)模制備生物質(zhì)高品位燃料的基礎(chǔ)研究”子課題:生物質(zhì)結(jié)構(gòu)的微生物作用應(yīng)答機(jī)制研究； 4. 科技部國家科技支撐計(jì)劃：秸稈生產(chǎn)可降解性纖維素膜和無紡布的無污染新技術(shù)及設(shè)備”子課題：秸稈中纖維素分離與溶解； 5. 科技部973計(jì)劃項(xiàng)目：“基于分子和分子體系的量子調(diào)控”子課題：二維結(jié)構(gòu)材料制備與性能； 6. 教育部青年創(chuàng)新基金：生物質(zhì)低溫降解制乙酰丙酸等基礎(chǔ)化學(xué)品的研究； 7. 企業(yè)合作項(xiàng)目：石墨烯規(guī)?；统杀局苽?； 8. 企業(yè)合作項(xiàng)目：生物質(zhì)轉(zhuǎn)化制烷烴。 |
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