能源学院刘忠范院士和孙靖宇教授研究团队
在先进烯碳材料制备与可穿戴能源器件领域取得系列进展

       石墨烯由于其优越的性质(高导电性、高导热性、轻质高强)而在能量存储及可穿戴设备应用方面大放异彩。然而,此领域仍然存在诸多挑战,如石墨烯在储能体系中分布不均、质量占比高从而影响器件能量密度的发挥;此外,常用的还原氧化石墨烯普遍存在结晶质量差、导电性欠佳、环境不友好等缺点。制备决定未来,面向能源应用的石墨烯材料的可控制备一直受到学术界和业界的热点关注。

      近两年来,能源学院刘忠范院士和孙靖宇教授团队基于在绝缘衬底上借助直接化学气相沉积技术(Direct-CVD)生长石墨烯的前期积累,依托苏州大学能源与材料创新研究院、北京石墨烯研究院等先进平台,在烯碳材料的可控直接制备及储能应用方面取得创新研究成果(苏州大学均为第一单位)。该团队利用Direct-CVD技术可实现多功能化石墨烯粉体的可控制备以及电化学材料界面处石墨烯的原位包覆/修饰,有别于传统的还原氧化石墨烯掺入法,从而获得了低成本高性能的能量存储器件(Adv. Mater. 2018, 30, 1800963; ACS Nano 2018, 12, 10240; ACS Nano 2019, DOI: 10.1021/acsnano.9b06267; Nano Energy 2018, 53, 432; J. Mater. Chem. A 2019, 7, 20750; Nano Res. 2019, DOI: 10.1007/s12274-019-2551-0)。同时,该团队实现了在柔性平面衬底上直接生长均匀的垂直石墨烯阵列结构,成为构筑可穿戴太阳能电池及柔性电容器的理想电极材料(Nano Energy 2019, 60, 385; J. Mater. Chem. A 2019, 7, 4813);而利用化学气相沉积技术制备的石墨烯基二维异质结薄膜,可成功应用于锂硫电池的超薄中间层(Nano Energy 2019, DOI: 10.1016/j.nanoen.2019.104190)。基于上述成果,孙靖宇教授在《科学通报》撰写评述文章(科学通报, 2019, DOI: 10.1360/TB-2019-0486)。

       近期,该团队根据“江苏省先进碳材料与可穿戴能源技术重点实验室”研究方向牵引,借助程控打印技术,在烯碳基印刷化储能体系及多场耦合可穿戴能源器件方面取得系列进展(苏州大学均为第一单位)。定制兼具导电性和溶液可加工性的新型墨水,应用于柔性印刷及3D打印能源器件领域(Adv. Funct. Mater. 2018, 28, 1805510; ACS Nano 2019, 13, 7517; Adv. Energy Mater. 2019, 9, 1901839; Adv. Funct. Mater. 2019, DOI: 10.1002/adfm.201903878; ACS Nano 2019, nn-2019-08030tR1),被科研网站Phys.org亮点报道;进一步地,通过面向实际应用场景的多场耦合器件一体化集成,从而构筑高安全长续航的可穿戴能源系统(Nature Commun. 2019, 10, 4913; Nano Energy 2019, 60, 247; Nano Res. 2019, 12, 331; Chem. Commun. 2019, 55, 1291)。此外,该团队利用微型超级电容器和柔性太阳能电池的打印集成,设计了高柔性、高便携度、高安全的自供电能量单元,实现光充电/放电100 圈循环后98.7%的高容量保持率(Nature Commun. 2019, 10, 4913),优于大多数见诸报道的柔性自供电器件。此研究工作为构筑面向未来的可穿戴系统提供了新的可行方案。


(能源学院)
苏大概况 教育教学
院部设置 科学研究
组织机构 合作交流
招生就业 公共服务
Copyright 苏州大学 2016, All Rights Reserved

苏州市十梓街1号 组织策划:校长办公室

苏ICP备10229414号-1
苏公网安备 32050802010530号
推荐使用IE8.0以上浏览器,1440*900以上分辨率访问本网站