【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，我校機(jī)械工程學(xué)院何亮團(tuán)隊(duì)在Advanced Functional Materials上發(fā)表了題為“A Scalable and Low‐Temperature Route to Abundant Heteroatoms‐Doped Freestanding Carbon Anodes for Fast Sodium‐Ion Storage Kinetics”的研究論文。四川大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院2022級(jí)博士生馬澤宇為該論文的第一作者，通訊作者為我院何亮教授，深圳技術(shù)大學(xué)張國(guó)彬副教授和清華大學(xué)深研院李寶華教授。
 

　　隨著可穿戴電子、柔性傳感器及分布式智能系統(tǒng)的快速發(fā)展，儲(chǔ)能器件正逐步從傳統(tǒng)“高能量密度”趨向于兼顧高倍率、高安全性與綜合機(jī)械柔性等需求。在此背景下，鈉離子儲(chǔ)能器件因鈉資源儲(chǔ)量豐富、成本低廉且環(huán)境友好，被認(rèn)為是新一代電化學(xué)儲(chǔ)能體系的重要候選之一。然而，受限于鈉離子半徑較大及擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)緩慢，鈉離子儲(chǔ)能器件在實(shí)際應(yīng)用中仍面臨快充能力不足和循環(huán)穩(wěn)定性受限等問題，其中傳統(tǒng)硬碳負(fù)極的瓶頸尤為突出。因此，開發(fā)一種兼具快速鈉離子存儲(chǔ)動(dòng)力學(xué)、穩(wěn)定循環(huán)性能以及良好機(jī)械柔性的新型碳基負(fù)極，是推動(dòng)鈉離子儲(chǔ)能器件向?qū)嶋H應(yīng)用，尤其是柔性電子器件中應(yīng)用的重要研究方向。
 

　　該研究工作針對(duì)鈉離子儲(chǔ)能器件碳基負(fù)極存在高倍率性能不足及柔性應(yīng)用適配性差等問題，通過靜電紡絲構(gòu)筑連續(xù)碳纖維網(wǎng)絡(luò)，在較低碳化溫度下引入并穩(wěn)定保留氮硫雜原子，同時(shí)構(gòu)建多級(jí)孔結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)調(diào)控與異質(zhì)摻雜的協(xié)同優(yōu)化。優(yōu)化后的碳基負(fù)極表現(xiàn)出高的首次庫(kù)侖效率(84%)，高比容量(0.05A g−1下比容量為414 mAh g−1)以及優(yōu)異的倍率性能(10 A g−1下比容量為134mAh g−1)。采用該電極組裝的鈉離子電容器展現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性(9500圈充放電循環(huán)后容量保持率為76%)以及超高的功率密度(最高可達(dá)30264 W kg−1)。此外，組裝得到的鈉離子儲(chǔ)能器件在彎曲與折疊狀態(tài)下仍可穩(wěn)定工作，并成功為溫濕度傳感器穩(wěn)定供能，顯示出良好的機(jī)械柔性與應(yīng)用潛力。這項(xiàng)工作為低成本、高性能柔性鈉離子儲(chǔ)能器件的設(shè)計(jì)與制造提供了有效且可擴(kuò)展的策略。