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致密储能--石墨烯用于超级电容器的机遇和展望被引量：3: 2016年; 碳纳米储能材料发展迅速,质量容量性能不断刷新。但通常碳纳米材料的密度较低,导致其体积比容量有限,在很多时候很难将材料水平上的优异性能反映到最终的器件上。发展高体积能量密度储能材料,在器件水平上实现致密储能,对推动储能材料和器件的实用化至关重要。作为其它sp^2碳质材料的基本结构单元和一种柔性二维材料,石墨烯通过组装可以实现纳米结构致密化,在致密储能方面具有先天优势。本文以石墨烯在超级电容器中的应用为主,分别从材料、电极、器件3个层次讨论了实用化储能器件的设计原则,梳理了高体积能量密度碳基储能材料的研究进展,重点介绍了高体积容量碳电极材料的致密化设计理念,强调了从器件角度考虑储能材料设计的重要性,并对致密储能面临的机遇和挑战作了分析。; 陶莹李欢杨全红; 关键词：石墨烯超级电容器

石墨烯的组装和织构调控:碳功能材料的液相制备方法被引量：3: 2014年; 石墨烯是sp2杂化碳质材料的基本结构单元,为构筑具有特定结构和功能的碳质材料带来新的契机.通过石墨烯/氧化石墨烯的液相组装和组装体织构的二次调控可以实现新颖碳功能材料的可控制备,这种液相制备方法实现了碳结构单元在溶液相直接自组装构建固相碳质材料.相比较而言,碳功能材料制备的经典方法,如固相炭化方法侧重于材料宏观尺度的结构和形态调控(如炭纤维),气相沉积方法长于在微观层面实现材料结构控制(如碳纳米管);而这种基于石墨烯自组装的液相制备方法架起了从微观到宏观的桥梁,实现了材料介观织构的精确构建.结合本课题组近年来的研究工作,本文对与石墨烯相关的液相结构组装和组装体织构调控方面的研究进展进行了简要评述和前景展望,并着重介绍了几种新颖的石墨烯基多孔碳功能材料.; 陶莹杨全红; 关键词：液相制备

致密储能:基于石墨烯的方法学和应用实例被引量：1: 2022年; “致密储能”,即在尽可能小的体积内存储尽可能多的能量,是解决储能器件“空间焦虑”的必由之路。以石墨烯为基元组装获得的碳材料用作电极关键材料,可促进电化学反应并在优化电极和电池体积性能方面扮演着重要的角色。本文首先总结了二次电池致密储能的重要性及其关键挑战,立足石墨烯致密自组装及其在高体积比容量超级电容器电极中的应用,提出了基于石墨烯的致密储能方法论;基于此着重梳理了高体积性能二次电池,特别是致密型锂离子电池电极中“收放自如”碳网络构建的研究进展,最后展望了实用工况下致密储能体系循环稳定性、快充、热安全等方面问题的应对思路。; 韩俊伟肖菁陶莹孔德斌吕伟杨全红; 关键词：锂离子电池碳材料石墨烯

超级电容器电极材料研究进展被引量：32: 2014年; 作为一种介于传统电容器和锂离子电池之间的新型环境友好型储能体系,超级电容器具有许多其它储能器件无法比拟的优异特性,可为化石能源枯竭和环境恶化等问题提供绿色解决方案。在介绍超级电容器工作原理、应用前景、发展状况及特点的基础上,概述了超级电容器电极材料,特别是碳基电极材料的研究进展。; 谢小英张辰杨全红; 关键词：超级电容器电极材料碳质材料金属氧化物导电聚合物

Packing sulfur into carbon framework for high volumetric performance lithium-sulfur batteries被引量：4: 2015年; 随着人们对于储能器件微型化、长寿命需求的日益增加,电化学储能器件的体积能量密度成为其重要性能指标.锂硫电池作为下一代重点发展的高比能量二次电池,其先进电极材料的研发受到越来越多的关注.碳材料的使用可有效提高器件性能,然而较低的电极密度导致锂硫电池体积能量密度较低.通过对电极材料的设计以及结构调控,实现电极材料致密化,可以有效解决这一问题.一方面,提高复合电极材料中硫的含量,可以提高材料整体密度,减少非活性组分,提升电极体积比容量;另一方面,通过实现碳材料的致密化,也可以提高碳/硫复合电极材料密度的调控,获得具有高体积比容量的电极材料.本文对目前关于高体积比容量锂硫电池电极材料的研究工作进行了评述,虽然目前这一方向的研究尚处起步阶段,但其必将成为未来锂硫电池研究的重点.通过集成材料设计、组装、器件结构优化等多方面工作,能够实现高体积比容量电极材料和高体积能量密度锂硫电池的应用,推动电化学储能领域的发展.; 张辰杨全红; 关键词：锂硫电池致密化

锂空气电池中的碳基材料：优势与挑战被引量：2: 2014年; 碳基材料具有丰富多元的形态和优异的性能,是目前储能材料的重要组成部分。简要评述碳基材料作为锂空气电池阴极时结构与性能的关系,讨论碳基材料的结构设计与功能调控的重要性,指明碳基材料在锂空气电池中的研究重点,并对其在锂空气电池中的应用进行了展望。; 魏伟王大伟杨全红; 关键词：阴极

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国家自然科学基金(51372167)