随着科技的进步和智能终端的快速发展,高度集成化和智能化的柔性透明电子产品迫切需要开发出与其高度兼容且具有高储能性质的柔性透明储能器件。超级电容器因具有高功率密度、大电流快速充放电、长使用寿命等优点成为国际研究热点。但是,在快速充放电过程中,由于柔性透明电极缺乏低扩散电阻和丰富的活性位点,保持高倍率性能仍是目前研究中面临的重要挑战。为了解决这一问题,开发具有高导电性和高表面积的多孔活性材料具有重要意义。

近日,南京邮电大学黄维院士、赵强教授研究团队利用导电Ni3(HITP)2 MOFs薄膜电极实现高倍率性能的柔性透明超级电容器方面取得了突破性进展。在此研究中,团队研究成员首先采用Langmuir-Schäfer膜技术制备了具有高密度氧化还原活性位点的π-d共轭Ni3(HITP)2MOFs导电薄膜,并将其用作电极材料,实现了高性能柔性透明电极的构建。当光学透光率为78.4%时,Ni3(HITP)2电极的片电阻为51.3 Ω sq-1。当电流密度为5 μA cm-2时,Ni3(HITP)2电极的面积电容值达1.63 mF cm-2。对应的柔性透明全固态对称超级电容器在电流密度为10 μA cm-2时,面积电容值为1.35 mF cm-2。当电流密度提高至120 μA cm-2时,电容保持率达65.8%。非对称Ni3(HITP)2//PEDOT:PSS超级电容器的光学透光率为61%,当电流密度为3 μA cm-2时,其面积电容值为1.06 mF cm-2;当电流密度提高至50倍时,电容保有率为77.4%。Ni3(HITP)2薄膜具有的高导电性、短取向孔和大比表面积等特点,促使Ni3(HITP)2电极具有低扩散电阻和高离子可及性的协同优势,进而表现出高倍率性能。

​南京邮电大学黄维院士、赵强教授团队:导电Ni3(HITP)2 MOFs薄膜用于高倍率性能的柔性透明超级电容器
图1. 通过Langmuir-Schäfer方法制备Ni3(HITP)2电极的示意图
​南京邮电大学黄维院士、赵强教授团队:导电Ni3(HITP)2 MOFs薄膜用于高倍率性能的柔性透明超级电容器
图2. 柔性透明Ni3(HITP)2对称超级电容器的制备及储能机理示意图
​南京邮电大学黄维院士、赵强教授团队:导电Ni3(HITP)2 MOFs薄膜用于高倍率性能的柔性透明超级电容器
图3.柔性透明Ni3(HITP)2对称超级电容器的电化学性能

相关成果以“Conductive Ni3(HITP)2 MOFs Thin Films for Flexible Transparent Supercapacitors with High Rate Capability”为题,于Science Bulletin在线发表。

文献链接:

Weiwei Zhao, Tiantian Chen, Weikang Wang, Beibei Jin, Jiali Peng, Shuaihang Bi, Mengyue Jiang, Shujuan Liu, Qiang Zhao,* and Wei Huang*, Conductive Ni3(HITP)2 MOFs Thin Films for Flexible Transparent Supercapacitors with High Rate Capability(Sci. Bull., 2020, https://doi.org/10.1016/j.scib.2020.06.027

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