我实验室段镶锋教授课题组在《Science》发表研究论文(图文)

    5月11日,国际顶级学术期刊《Science》以article形式发表了我实验室博士后梅琳等作为共同第一作者的论文《三维多孔石墨烯/Nb2O5复合结构电极材料的高倍率储能应用》。《science》杂志是国际最具影响力的学术期刊之一,此次报道的科研成果是在国际上材料和储能领域的实质性的关键突破,具有重要影响。我实验室论文通讯作者段镶锋教授为美国加州大学洛杉矶分校化学系教授,同时也是化学化工学院特聘教授。我实验室梅琳博士后为论文的并列第一作者,湖南大学为论文的第二单位。
   当前的锂离子电池等二次电池能量密度比较高,但是功率密度低,在大功率领域受到极大限制。超级电容器具有高功率密度,可达到二次电池的10-100倍,根据不同领域的需要可以弥补电池的局限性,但是超级电容器的能量密度还不到先进电池的10%。高能量密度的锂离子电池和高功率密度电容器只能满足单一需求。高功率密度和高能量密度的可充放二次电池电极材料一直是科学界致力研究的重点。
    该论文通过以三维多孔石墨烯/Nb2O5作为负极材料,实验发现三维多孔石墨烯可以作为框架结构实现纳米电极材料的高负载量装载,同时三维多孔石墨烯优良的导电性能和大孔结构,实现了快速充放电过程中电子和离子的快速传递。电极材料负载11mg/cm2条件下,在接近超级电容器的大倍率(10C)快速充放电过程中,电池能量密度达到139 mAh g-1,接近普通二次电池的能量密度。同时电池在大倍率电流循环10000次后,容量衰减仅为10%,远高于普通锂电池的循环寿命和倍率性能。除了寿命长、循环稳定、快速充放电等优势,所制备的电极材料负载量实现了与工业水平相持平,倍率性能远高于目前产业化的二次电池负极材料。