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      English  |  上海硅酸鹽所  |  中國科學院  
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    上海硅酸鹽所在柔性透明儲能器件研究方面取得重要進展
    發布時間:2021-01-29

      隨著電子產品向可穿戴、移動化、超輕薄、透明、微型化發展,輕便、柔性甚至全透明的儲能器件在未來便攜式設備中具有廣闊的應用前景。然而,在柔性透明儲能器件中,透光率和能量密度相互影響,提升單一性能往往導致另一性能的大幅下降,同時還需提高儲能器件的容量,這些都帶來了極大的挑戰。

      最近,中國科學院上海硅酸鹽研究所黃富強研究員團隊(先進材料與新能源應用課題組)通過合理的晶體摻雜設計,成功制備了一系列間隙硼摻雜的介孔半導體氧化物SnO2-xBy,ZnO1-xBy以及In2O3-xBy。在這一類新型的透明半導體氧化物中,間隙硼原子不僅能夠大幅度提升摻雜材料的載流子濃度,為OH-的嵌入提供豐富的結合位點,還在間隙摻雜位上引發與OH-的贗電容電化學反應,從而將贗電容惰性的SnO2、ZnO和In2O3轉化為高電化學活性的超級電容器電極材料。通過控制間隙硼摻雜的濃度,這一類介孔透明半導體氧化物的體積比容量可以達到1172 mF cm-3, 實現與其它非透明金屬氧化物的贗電容性能相近。這種新型透明半導體材料與聚乙撐二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸鹽)(PEDOT:PSS)導電聚合物均勻共混后,通過氣溶膠噴涂技術涂敷在透明聚對苯二甲酸(PET)基底上制作電極?;谶@種電極構建的透明柔性超級電容器,在15000次循環后容量保持率接近100%,其面積能量密度和器件透光率可達1.36 × 10-3mWh cm-2和 85%,綜合性能優于目前報道的所有透明儲能器件。該研究為設計合成具有優異電化學活性的透明半導體氧化物提供了全新的研究思路。研究結果以“Interstitial boron-doped mesoporous semiconductor oxides for ultratransparent energy storage” 為題發表于Nature Communication 雜志。

      該研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金等項目的支持。

      文章鏈接: https://www.nature.com/articles/s41467-020-20352-4 

    間隙硼摻雜介孔半導體氧化物的形貌(a, MTB),摻雜濃度調控(b)以及透明電極性能(c,d)。MTB: 介孔SnO2-xBy; MZB: 介孔ZnO1-xBy; MIB: 介孔In2O3-xBy

     
     
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