北理工材料学院曹传宝团队：《蚕丝——电池的“绿色”未来》
发布日期：2015-03-23 供稿：许兴燕 摄影：许兴燕
编辑：材料学院 赵汗青 阅读次数：
3月11日，美国化学会以“Silk could be new ‘green’material for next-generation batteries”（蚕丝可以作为下一代电池中的新的“绿色”材料）为题发布新闻介绍曹传宝教授团队最近发表在美国化学会ACS Nano杂志上的研究成果。
新闻报道中说：“从便携电子设备到电动车，我们的身边随处可见锂离子电池。但是让我们失望的是，任何一种锂离子电池的单次续航时间都不够长。最近一篇发表在期刊《ACS Nano》的文章报导了一种新的“绿色”方法极大地提高电池的性能。
曹传宝和他的同事注意到，在如今使用的商业化的储能器中，包括锂离子电池和超级电容器，碳是关键的部件。通常是石墨来担当这个角色，但是它的容量有限。为了提高电池的容量，厂商正在寻找能够替代石墨的材料。曹的团队就是想用具有可持续性的原料，开发出这种满足需求的电极材料。
研究人员已经掌握了利用蚕丝来制备碳基纳米片的方法，该方法制备工艺简单且容易放大，且该碳基纳米片或可用于能量存储设备中。研究人员已经成功地将该材料应用于电池和超级电容器中，这种材料的容量比石墨多5倍—极大的提高储能设备的容量。在经过10000次的循环测试后，它的容量仅仅损失9%。”
论文Hierarchical Porous Nitrogen-Doped Carbon Nanosheets Derived from Silk for Ultrahigh-Capacity Battery Anodes and Supercapacitors在线发表于ACS Nano（http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nn506394r）,该杂志影响因子12.
该论文中曹传宝团队采用简单的方法制备出分级多孔碳纳米片，该纳米片作为锂离子电池的负极材料，容量高达1865 mAh/g（石墨为372mAh/g），特别是用它作为超级电容器的电极材料，能量密度可以达到102Wh/kg, 与锂离子电池相当，但充电时间为分钟级。
在此之前，曹传宝团队还采用来源更为广泛的米糠作为原料制备多孔碳，该多孔碳制备的超级电容器能量密度最高也达到97 Wh/kg。论文发表于SCIENTIFIC REPORTS | 4 : 7260 | DOI: 10.1038/srep07260（http://www.nature.com/srep/2014/141201/srep07260/full/srep07260.html）。
该超级电容器将有可能应用于电动车等作为动力电源，克服运行里程短，充电时间长的发展瓶颈。
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