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清華沈洋&王訓(xùn)團(tuán)隊(duì)，重磅Nature Energy！

來(lái)源：時(shí)間：2024-01-24 10:35:33 瀏覽：1683次

第一作者：Minzheng Yang

通訊作者：王訓(xùn)教授、沈洋教授

通訊單位：清華大學(xué)

DOI: 10.1038/s41560-023-01416-3.

研究背景

聚合物是電動(dòng)汽車和太陽(yáng)能電池板電力電子中儲(chǔ)能電容器的關(guān)鍵介質(zhì)，迫切需要提高高溫下的放電能量密度（U_d）?，F(xiàn)有的具有高U_d的聚合物-無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料不能通過(guò)傳統(tǒng)的卷裝進(jìn)出制造工藝生產(chǎn)，且循環(huán)穩(wěn)定性表現(xiàn)不好。基于此，清華大學(xué)沈洋教授和王訓(xùn)教授等人報(bào)道了將磷鎢酸亞納米片引入聚合物中形成亞納米復(fù)合材料。

文章要點(diǎn)

1、作者采用簡(jiǎn)單的溶液鑄造工藝制備了含超薄PWNSs的聚合物亞納米復(fù)合材料。在200 °C下，觀察到超高U_d為7.2 J cm^-3，充放電強(qiáng)度為90%，充/放電循環(huán)穩(wěn)定性可達(dá)5×10⁵次。

2、研究發(fā)現(xiàn)，即使是低負(fù)載（0.2w%）的超長(zhǎng)、超薄、靈活的亞納米片也能有效地增強(qiáng)聚合物并阻礙擊穿路徑的傳播。這些亞納米片也可以通過(guò)接枝的表面活性劑分子和多氧金屬酸酯團(tuán)簇骨架捕獲電荷。本工作展示了一種亞納米二維聚合物復(fù)合材料的合成，用于惡劣環(huán)境下的電容儲(chǔ)能，并為高性能聚合物介質(zhì)的工業(yè)滾對(duì)卷制造提供了一種亞納米復(fù)合材料策略。

圖文展示

圖1.PWNSs和聚合物-PWNS亞納米復(fù)合材料的表征

圖2.PWNSs的機(jī)械強(qiáng)度和擊穿路徑位阻

圖3.PWNSs的電荷捕獲和儲(chǔ)能性能的提高

圖5.聚合物-PWNS亞納米復(fù)合材料的可靠性和工業(yè)制備

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