大咖云集，EEM推出超級電容器專刊

youyoucao 3年前 (2020-10-03) 4139瀏覽

國慶中秋EEM雙節獻禮，Bruce Dunn、Patrice Simon、Yury Gogotsi等超電大咖傾力奉獻8篇高質量綜述和7篇研究論文，武漢理工大學劉金平教授任編輯、瑞士聯邦材料科學與技術研究所Chuanfang (John) Zhang、倫敦大學學院Yohan Dall’Agnese博士為客座編輯。

Review

1. Qiulong Wei*, Ryan H. DeBlock, Danielle M. Butts, Christopher Choi, and Bruce Dunn. Pseudocapacitive Vanadium-Based Materials toward High-Rate Sodium-Ion Storage. Energy Environ. Mater.?2020, 3, 221-234.

DOI: 10.1002/eem2.12131

Qiulong Wei教授和Bruce Dunn教授等發表的綜述文章討論了高倍率鈉離子存儲用釩基贗電容材料的儲能機理、電化學行為和界定方法，系統總結了常見的各類釩基贗電容材料，并對贗電容材料在高倍率、高能量鈉離子儲能器件中的應用前景進行了展望。

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2. Kui Xu, Hui Shao, Zifeng Lin*, Céline Merlet, Guang Feng, Jixin Zhu*. Patrice Simon. Computational Insights into Charge Storage Mechanisms of Supercapacitors. Energy Environ. Mater.?2020, 3, 235-246.

DOI: 10.1002/eem2.12124

Zifeng Lin教授、Jixin Zhu教授和Patrice Simon教授等人的綜述文章總結了分子動力學、Monte Carlo模擬和密度泛函理論等計算方法在納米尺度電容材料（多孔炭、2D MXene, MOF等）電荷存儲機理研究中的最新進展。快速、準確的計算模型有助于為新型高性能電化學儲能器件的設計提供理論指導和實驗依據。

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3. Yao Chen*, Xiaoyue Hao, George Zheng Chen*. Nanoporous Versus Nanoparticulate Carbon-Based Materials for Capacitive Charge Storage. Energy Environ. Mater.?2020, 3, 247-264.

DOI: 10.1002/eem2.12101

George Zheng Chen教授團隊發表的綜述文章總結了超級電容器中納米孔結構和顆粒結構碳基材料（活性炭、石墨烯、碳納米管及其混合物等）的制備方法和研究進展，比較了各種碳基材料的電容特性以及影響電容性能的關鍵因素，尤其強調了納孔結構和納米顆粒結構碳材料對電容的獨特影響。

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4. Sang-Woo Kim, Sang-Young Lee*. Transparent Supercapacitors: From Optical Theories to Optoelectronics Applications. Energy Environ. Mater.?2020, 3, 265-285.

DOI: 10.1002/eem2.12095

Sang-Young Lee教授的綜述文章從核心材料及設計、光電/機械性能提升和應用設備集成等方面詳細介紹了透明超級電容器的現狀與挑戰，特別強調了透明導電電極在透明超級電容器中的關鍵作用，并對透明材料的材料化學、結構設計和制造技術進行了全面討論。此外，文章對透明超級電容器的發展方向和應用前景進行了展望和探討。

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5. Qingyun Dou, Ho Seok Park*. Perspective on high-energy carbon-based supercapacitors. Energy Environ. Mater.?2020, 3, 286-305.

DOI: 10.1002/eem2.12102

Ho Seok Park教授的綜述論文系統總結了電容碳材料的比表面積、孔徑分布、表面官能團等特性與電化學性能之間的關系，從熱力學和動力學的角度討論了非水系電解質、水系電解質和混合電解質的性質以及它們對電容和工作電壓的影響，并介紹了高電壓、高能碳基超級電容器的設計策略和基本原理。

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6. Jianmin Li, Hao Wang*, Xu Xiao*. Intercalation in Two-Dimensional Transition Metal Carbides and Nitrides (MXenes) toward Electrochemical Capacitor and Beyond. Energy Environ. Mater.?2020, 3, 306-322.

DOI: 10.1002/eem2.12090

Xu Xiao教授和Hao Wang教授的文章綜述了近年來新型超級電容器材料MXene的插層電化學研究最新進展，并對其嵌入離子種類、反應機理和促進嵌入方法進行了分類討論，展望了超級電容器中Mxene插層電化學的挑戰和研究方向。

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7. Yueqiang Lin, Longhai Zhang, Ya Xiong, Tong Wei, Zhuangjun Fan*. Toward the Design of High-performance Supercapacitors by Prussian Blue, its Analogues and their Derivatives. Energy Environ. Mater.?2020, 3, 323-345.

DOI: 10.1002/eem2.12096

Zhuangjun Fan教授團隊的綜述文章首先簡要介紹了超級電容器的電荷存儲機制，以及普魯士藍及其類似物的制備方法。在此基礎上，將近年來普魯士藍及其類似物和衍生物作為超級電容器電極材料的研究進展進行了綜述，討論了其電化學性能的提高策略，并對這一研究領域面臨的關鍵挑戰提出了未來研究的總體思路。

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8. Chuan Jing, Biqin Dong, Yuxin Zhang*. Chemical Modifications of Layered Double Hydroxides in the Supercapacitor. Energy Environ. Mater.?2020, 3, 346-379.

DOI: 10.1002/eem2.12116

Yuxin Zhang教授等發表的綜述文章總結了剝離、嵌入、摻雜、相變、組分調節等改性方法對超級電容器材料層狀雙金屬氫氧化物結構和性能的影響，并對層狀雙金屬氫氧化物基電極材料的研究現狀、應用及其發展趨勢進行了總結和展望。

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Research Articles

1. Wenji Yang*, Jae Jong Byun, Jie Yang, Francis Peter Moissinac, Yudong Peng, Gustavo Tontini, Robert A.W. Dryfe, Suelen Barg*. Freeze-assisted Tape Casting of vertically aligned MXene films for high rate performance supercapacitors. Energy Environ. Mater.?2020, 3, 380-388.

DOI: 10.1002/eem2.12106

Suelen Barg博士等人通過冷凍輔助流延法（FaTC）制備了垂直排列的三維結構MXene電極，該結構為電解液的滲透和擴散提供了直接路徑，極大地提高了超級電容器的倍率性能（150-300微米厚的電極；能承受3000-10000 mV s-1的循環伏安倍率），為二維超電容材料的開發提供了新思路。

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/eem2.12106

2. Ash Stott, Mehmet O. Tas, Elaine Y. Matsubara, Mateus G. Masteghin, Jose M. Rosolen, Radu A. Sporea, S. Ravi P. Silva*. Exceptional rate capability from carbon-encapsulated polyaniline supercapacitor electrodes. Energy Environ. Mater.?2020, 3, 389-397.

DOI: 10.1002/eem2.1208

S. Ravi P. Silva教授等人采用在碳納米管（CNT）林上電沉積聚苯胺（PANI）的新方法，制備了一種高倍率的碳封裝聚苯胺復合超級電容器材料。隨后通過葡萄糖的水熱碳化（HTC）涂覆無定形碳層，形成三層結構，獲得了超高的比容量（571 F g-1）、優異的倍率性能和良好的循環穩定性。

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/eem2.12083

3. S. Buczek, M. L. Barsoum, S. Uzun, N. Kurra, R. Andris, E. Pomerantseva, K. A. Mahmoud, Y. Gogotsi*. Rational Design of Titanium Carbide MXene Electrode Architectures for Hybrid Capacitive Deionization. Energy Environ. Mater.?2020, 3, 398-404.

DOI: 10.1002/eem2.12110

Yury Gogotsi教授等人設計了無集流體和粘結劑的Ti3C2Tx MXene電極結構，并匹配多孔碳正極構筑了混合型電容去離子裝置（HCDI）。該Mxene電極包含能夠提供更短的擴散途徑和吸附/嵌入鹽離子的小薄片，以及具有優良的電子轉移通道、能夠提供機械穩定性的大薄片，可有效嵌入Na+、K+和Mg2+等，體積容量高達250 F cm-3；最終獲得了優良的去鹽能力和循環穩定性。

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4. Mozaffar Abdollahifar*, Hao-Wen Liu, Chia-Hsin Lin, Yu-Ting Weng, Hwo-Shuenn Sheu, Jyh-Fu Lee, Meng-Lin Lu, Yen-Fa Liao, Nae-Lih Wu*. Enabling Extraordinary Rate Performance for Poorly Conductive Oxide Pseudocapacitors. Energy Environ. Mater.?2020, 3, 405-413.

DOI: 10.1002/eem2.12094

Nae-Lih Wu教授等人通過獨特的電極結構設計開發了具有出色的倍率性能（60 A g-1電流密度下，容量保持率60%）和循環穩定性（10萬次無明顯電容衰減）的錳氧化物贗電容電極，該電極結構實現了高密度的氧化物-碳-電解質三相接觸點，打破了氧化物電導性低的局限。

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5. Yufan Zhang, Ting Ye, Ming Chen, Zachary A.H. Goodwin, Guang Feng*, Jun Huang*, Alexei A. Kornyshev. Enforced freedom: electric-field-induced declustering of ionic-liquid ions in the electrical double layer. Energy Environ. Mater.?2020, 3, 414-420.

DOI: 10.1002/eem2.12107

馮光教授、黃俊教授和Alexei A. Kornyshev教授等人提出了平均場晶格氣體理論，研究了離子液體雙電層中電場對離子的自由態和束縛態（離子對或團簇）的影響；引入了局部介電常數，通過分析不同電壓下的離子對數量密度分布，探究了局部介電常數和微分電容曲線的變化規律，并得到了分子動力學模擬的充分驗證。

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6. Lei Zhang, Haitao Zhang*, Xiang Chu, Fangyan Liu, Chunsheng Guo*, Weiqing Yang*. Synthesis of Size-controllable NiCo2S4 Hollow Nanospheres toward Enhanced Electrochemical Performance. Energy Environ. Mater.?2020, 3, 421-428.

DOI: 10.1002/eem2.12113

Weiqing Yang教授團隊采用自犧牲模板法可控合成了一系列結構均一的空心NiCo2S4納米球，該結構具有更大的比表面積和更薄的外殼厚度，可提供更多的電化學活性位點和促進離子和電子遷移，獲得了高的容量、倍率性能和循環穩定性。

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/eem2.12113

7. P. H. Wadekar, R. V. Khose, D. A. Pethsangave, S. Some*. The Effect of Bio-inspired Co-electrolytes for Enhancement of Electrochemical Properties of Supercapacitors. Energy Environ. Mater.?2020, 3, 429-435.

DOI: 10.1002/eem2.1209

S. Some教授等人成功制備出了新型超級電容器用氯化膽堿和氫氧化鉀的仿生共電解質，該電解質通過離子交換機理原位產生膽堿和氯化鉀。結果表明，共電解質（RCE）溶液比其母體鹽（即氫氧化鉀，氯化膽堿）具有更好的電化學性能。使用該RCE電解液的RGO超級電容器電極材料亦展現出良好的電化學性能。

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/eem2.12097

本文由EEM編輯部投稿。

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