课题编号

E20192
08098

课题名称

高强度石墨烯/二维过渡金属碳氮化物复合薄膜柔性电极材料的制备及长效储能机理研究

起止时间

2019.01-2021.12

下达单位

河北省自然基金委

是否验收

否

验收证书编号

课题主要简介：
    二维片层材料的高效制备和有序复合是实现高能、长效稳定能源存储的重要前提，但传统二维材料制备困难、难以有序复合的缺点导致二维复合材料在化学储能过程中存在力学强度低、结构易崩塌、缺乏循环稳定性等问题，严重制约其在柔性化学储能领域中的应用。针对以上问题，本项目拟在理论计的基础上通过溶剂热插层实现二维材料的高效剥离制备，达到提高材料产率的目标，揭示分子间相互作用力对材料性质的调控机理；合成兼具静电吸附和氢键自修复功能的多重功能聚电解质并与石墨烯、MXene进行超分子组装，实现石墨烯/MXene复合薄膜的有序结构化以及自修复功能，从而改善纳米复合结构，获得兼高力学强度、高储能容量、可自修复的结构有序复合材料，实现储能器件长效工作的目标。重点研究溶剂分子对二维材料剥离效果的影响以及复合材料组成比例、微观结构等关键因素对其力学性能、电化学性能的影响机制和调控规律，探索石墨烯/MXene复合材料在不同储能体系中的储能特性，推动我国化学储能与利用技术的发展，为下一代长效柔性储能器件提供重要的材料基础和技术支撑。

课题主要成果：
    研究了基于多重氢键体系的自修复聚合物的性质以及聚电解质增强石墨烯薄膜力学强度的作用机理，实现了自修复聚合物的合成以及超高强度石墨烯薄膜的制备，有效解决了石墨烯基材料在柔性储能器件中易破损的关键问题。