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近年來(lái)，超級電容器以其快速充放電、功率密度大及循環(huán)壽命長(cháng)等特性已成為一種極具發(fā)展潛力的能量存儲裝置，引起了人們的廣泛關(guān)注。負極材料作為構建超級電容器的核心部件之一，決定著(zhù)其性能的優(yōu)劣。因此，開(kāi)發(fā)高性能負極材料就成為本領(lǐng)域的熱點(diǎn)和難點(diǎn)課題。青島科技大學(xué)中德科技學(xué)院泰山學(xué)者人才團隊李鎮江教授、趙健副教授等團隊成員在超級電容器負極材料研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展。以青島科技大學(xué)為唯一通訊單位，分別以“Oxygen-vacancy Bi2O3nanosheet arrays with excellent rate capability and CoNi2S4nanoparticles immobilized on N-doped graphene nanotubes as robust electrode materials for high-energy asymmetric supercapacitors”和“One-step synthesis of flower-like Bi2O3/Bi2Se3nanoarchitectures and NiCoSe2/Ni0.85Se nanoparticles with appealing rate capability for the construction of high-energy and long-cycle-life asymmetric aqueous batteries”為題，在著(zhù)名國際期刊《Journal of Materials Chemistry A 》(2019, 7, 7918–7931；2019, 7, 17613–17625，IF=10.733)上連續發(fā)表兩篇文章。

研究表明，納米Bi2O3具有較高的理論比電容、較大的工作電壓、優(yōu)異的氧化還原特性、高的電化學(xué)活性及低廉的價(jià)格等優(yōu)勢，被認為是一種理想的超級電容器負極候選材料。然而在現有研究結果中，測試的比電容卻遠低于其理論值，并且由于它們的導電性較差，在大電流條件下，電子無(wú)法及時(shí)傳導，極大地降低了其倍率性能。針對上述問(wèn)題，該團隊研究人員一方面采用還原法在Bi2O3內部引入氧空位，構筑了具有可控缺陷濃度的產(chǎn)物，大大增加了其與電解液離子接觸的活性位點(diǎn)；另一方面，通過(guò)水熱技術(shù)對Bi2O3進(jìn)行硒化，通過(guò)控制工藝參數，得到Bi2O3/Bi2Se3復合材料，從根本上提高了其電子傳輸速率。電化學(xué)性能測試結果表明：所制備的負極材料可呈現出高比電容和倍率特性，同時(shí)，構筑出的超級電容器也具有高比能量密度和長(cháng)循環(huán)壽命。這兩項研究工作不僅為設計高性能的超級電容器負極材料提供了新思路，還為金屬化合物基超級電容器儲能裝置的實(shí)際應用奠定了堅實(shí)的基礎。

本課題研究得到了國家自然科學(xué)基金、泰山學(xué)者人才工程、山東省重點(diǎn)研發(fā)計劃項目及山東省自然科學(xué)基金等項目的資助。