輕質(zhì)量、柔性的高效儲能材料在日常生活中扮演了非常重要的角色。超級電容器因其高功率密度、長循環(huán)壽命而被認為是最有應用前景的新型儲能材料。有序介孔碳作為超級電容器領域的明星材料，具有理論儲能容量高、結構有序和穩(wěn)定性高的優(yōu)點，引起了儲能研究工作者的廣泛關注和研究。然而，介孔碳的微結構高缺陷，電子導電率很低，導致潛在的儲電能力無法發(fā)揮，而無法滿足在柔性儲能器件中的應用。
最近，中國科學院上海硅酸鹽研究所與北京大學化學學院合作，黃富強和支鍵等研究人員針對這一問題，進行了深入而細致的研究，顯著地提升了有序介孔碳材料的導電性，并將其成功應用在柔性超級電容器領域，相關結果發(fā)表在Advanced Functional Materials（Volume 24, Issue 14, pages 2013–2019, April 9, 2014）上。
該團隊首先通過溶劑揮發(fā)自組裝法（EISA）將有序介孔碳薄膜均勻涂覆在三維石墨烯上，然后再引入高導電性的一維銀納米線，構筑了具有三維納米導電網(wǎng)絡結構的一維銀納米線/三維石墨烯/有序介孔碳復合材料。在該復合結構中，三維石墨烯和銀納米線在提升有序介孔碳性能方面扮演了同等重要但不同的角色。三維石墨烯為材料提供了高導電性與機械強度的柔性骨架，而銀納米線則進一步優(yōu)化表面的電子傳輸通道，減小極化和界面內(nèi)阻。兩類材料協(xié)同作用，極大提升了有序介孔碳材料的電化學性能，其電導率達到762 Scm-1。組裝成柔性器件后，復合電極材料比電容達到213 F g-1，是本征介孔碳材料的5倍。另外，該柔性器件的循環(huán)穩(wěn)定性極佳，在循環(huán)10,000次后能保持90%以上的容量。
該方法克服了當前石墨烯應用于有序介孔碳材料無法顯著提升電化學性能的瓶頸，器件組裝過程中無需高溫碳化，解決了石墨烯通常會發(fā)生團聚的團聚問題，減少了石墨烯-介孔碳間較高的界面電阻，一維銀納米線可以進一步地因此能夠大幅提高有序介孔碳材料的導電性。該工作中構筑的三維柔性導電網(wǎng)絡結構，可以作為一種的普適方法，有望促進具有優(yōu)異導電性柔性超級電容器的發(fā)展。
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