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金屬離子混合電容器集高能量密度、高功率輸出以及長(cháng)循環(huán)壽命等優(yōu)點(diǎn)于一身，近年來(lái)已成為未來(lái)可持續發(fā)展新型儲能系統的一個(gè)重要發(fā)展方向。其中，因鈉資源豐富、價(jià)格低廉，與鋰的物理化學(xué)性質(zhì)相似，使得鈉離子電池及鈉離子混合電容器作為鋰離子儲能體系有效的替代產(chǎn)品，發(fā)展勢頭迅猛，各類(lèi)新型鈉離子混合電容器的研究報道不斷涌現。

近日，中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所清潔能源化學(xué)與材料實(shí)驗室研究員閻興斌團隊利用新型金屬有機骨架（MOFs）材料開(kāi)放的孔道結構、高的比表面積和可調控的結構，從MIL-125（Ti）和ZIF-8入手，成功制備了結構穩固并兼具快速動(dòng)力學(xué)特征的TiO2/C納米復合負極材料和具有高比表面積的3D分級納米多孔碳ZDPC正極，在NaClO4/EC-PC有機電解液體系，成功構筑了高性能新型鈉離子混合電容器。

研究發(fā)現，MOFs衍生TiO2/C納米復合材料，因有機配體熱分解時(shí)生成的TiO2納米晶表面原位形成了連續導電網(wǎng)絡(luò )，這不僅有利于提高材料的導電性，還可有效防止在充放電過(guò)程中TiO2納米顆粒的團聚和體積膨脹，大大提高材料的循環(huán)穩定性和倍率特性。微孔和介孔并存的獨特孔結構以及細小的TiO2納米晶都可有效縮短離子擴散路徑，增大活性材料與電解液的接觸位點(diǎn)，有效提高材料的動(dòng)力學(xué)行為。而ZIF-8衍生的3D分級納米多孔碳正極，因配體原位引進(jìn)氮、氧雜原子，有效改善了材料的導電性和電解液浸潤性，加之高的比表面積和微孔、介孔以及大孔并存的分級多孔結構，使得該材料在有機電解液體系中依然表現出優(yōu)異的雙電層電容行為，比電容明顯高于商用活性炭。在此基礎上，基于正、負極質(zhì)量配比優(yōu)化和動(dòng)力學(xué)行為匹配，成功構筑了高能量密度和高功率輸出以及循環(huán)穩定性?xún)?yōu)異的新型儲能器件TiO2/C//ZDPC。

該成果近期在線(xiàn)發(fā)表于《先進(jìn)功能材料》（Advanced Functional Materials, 2018, DOI: 10.1002/adfm.201800757）。該工作得到了國家自然科學(xué)基金（21573265，21673263和51501208）和青島市自主創(chuàng )新計劃基金（16-5-1-42-jch）的資助和支持。

文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.201800757