近日，云南大学材料与能源学院胡万彪团队在国际期刊Advanced Science （影响因子17.52) 上发表研究论文 “Mesoporous Amorphous Bulk Material Electrodes for Ultrahigh Volumetric Capacity Electrochemical Capacitors” （论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202300727）。该论文以解决电极材料在高负载量的条件下活性物质不能充分利用的问题为目的，提出一种多孔非晶体相（MAB）策略的新型结构设计，同时提高材料的离子/电子传输能力来达到活性材料的充分利用。所合成的MAB-KCo1.3(OH)3.6电极材料展现出了超高的体积电容（123.7 mAh cm−3）和良好的循环稳定性。云南大学材料与能源学院李伦（2018级硕士研究生，现于澳门大学读博士）为该论文的第一作者，胡万彪研究员为通讯作者。
图1. 多孔非晶体相（MAB）电极材料设计策略
电化学电容器作为一种环保型的可再生能源装置，一直受到人们的广泛关注。与传统意义上的电池相比，超级电容器拥有更快的充放电速率、工作温度范围宽、充放电循环寿命长、功率密度高等特点。长期以来，构筑纳米材料以提升活性材料的利用率是提高电极材料能量密度的主要策略，然而，高负载量下纳米材料堆积造成的巨大的晶界电阻导致电子传导不充分，严重影响了活性材料的利用率。基于此，胡万彪研究团队提出了“多孔非晶体相（Mesoporous Amorphous Bulk）” 策略，解决了高负载量条件下离子和电子传导不充分的问题，以达到活性材料充分利用的目的。多孔结构保证了电解液的充分浸润，非晶特性促使离子传导能力大幅度提升，体相特征有效地减少了晶界电阻，大幅度提升了材料的电子传导能力，能够很好地解决由高负载所造成的离子/电子传导不充分的问题。在 6 M KOH电解液中，MAB-KCo1.3(OH)3.6展现出了超高的体积容量（123.7 mAh cm−3）和良好的循环稳定性。基于MAB-KCo1.3(OH)3.6的全固态混合电容器在107.1 mW cm−3的功率密度下实现了38.2 mWh cm−3的优异能量密度，优于现存的大多数AHD体系。
该研究成果得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、云南省“云岭学者”、云南大学“双一流”建设等项目，以及国家光电子能源材料国际联合研究中心、云南省高校高性能阻容感材料与器件、云南大学电镜中心等研究平台的支持。
供稿：材料与能源学院
编辑：奚利
责任编辑：王崴