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刘祥教授课题组：核壳结构镍银纳米线网络复合TPU作为高稳定性的可拉伸集流体

研之成理 · 公众号 · 科研 · 2025-01-19 12:45

正文

背景介绍

伴随着柔性可穿戴设备、可拉伸健康检测传感器件、人造皮肤等可拉伸电子设备的发展，稳定、高效、制备工艺简单的可拉伸储能器件的需求日渐凸显。超级电容器具有循环寿命长、功率密度高、结构简单等优点，在可拉伸电子器件储能系统上具有较大潜力。

金属纳米线组成的三维网络具有一定的可拉伸性。银是已知的室温下导电性最好的金属，且银纳米线可以采用溶液法大规模、低成本制备，所以银纳米线与弹性基底复合成为了一种有效可行的可拉伸集流体设计。但是，银在电解液中容易被电化学腐蚀，使集流体失效。

研究方法

我们在银纳米线表面电化学沉积了⁓7 nm厚的镍层，然后与热塑性聚氨酯（TPU）复合制备可拉伸集流体（Ni-AgNWs@TPU）。

成果简介

制备得到的Ni-AgNWs@TPU机械稳定性好，当拉伸至原长的两倍时，电阻小于10 Ω，且在60%的应变下拉伸8000次电阻变化最大不超过12倍。以YP 80F活性炭为活性物质、聚苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯（SIS）弹性体为粘结剂制备浆料，使用掩模工艺刮涂在Ni-AgNWs@TPU上制备可拉伸电极，与KOH-PVA凝胶电解质组装成对称三明治结构的可拉伸超级电容器。该可拉伸超级电容器在5 mA cm^-2的电流密度下循环5000次，容量保持率高达92.96%，而基于未包覆镍层AgNWs@TPU集流体的可拉伸超级电容器，在相同电流密度下循环300次容量就衰减至初始容量的21.4%，表明Ni-AgNWs在碱性环境中电化学稳定性能优异。且该可拉伸超级电容器机械稳定性能优异，最大应变可达80%，在60%应变下拉伸/释放循环6000次容量几乎不衰减。

图文导读

以YP 80F活性炭为活性物质、聚苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯（SIS）弹性体为粘结剂制备浆料，使用掩模工艺刮涂在Ni-AgNWs@TPU上制备可拉伸电极，与KOH-PVA凝胶电解质组装成对称三明治结构的可拉伸超级电容器，该可拉伸超级电容器在5 mA cm^-2的电流密度下循环5000次，容量保持率高达92.96%。

作者简介

汪舟鹭，女，南京工业大学能源科学与工程学院讲师。2018年毕业于南京工业大学获工学博士学位，2019-2011年于华南师范大学从事博士后研究工作。2022年入职南京工业大学，主要从事电池电极材料、有机无机高分子材料及功能性高分子材料研究工作，在Journal of Materials Chemistry A，Chemical Engineering Journal, Journal of Colloid and Interface Science等杂志发表论文十余篇。

吴雨桐，男，1995年出生，副教授，硕士生导师。2016年学士毕业于美国爱荷华州立大学化学工程系，2020年博士毕业于美国佐治亚理工学院化学工程系，2021年入职南京工业大学。2023年主持国家自然科学基金面上项目，在PNAS, Chem, Advanced Energy Materials, Angew, Advanced Functional Materials等国际知名期刊以第一/通讯作者发表文章，已发表SCI文章50余篇, 他引2200余次。授权美国专利2项, 国际专利2项, 申请中国发明专利10项，授权1项。

个人主页：

https://ny.njtech.edu.cn/info/1012/2724.htm

张翼，教授，硕士生导师。2008年6月西北工业大学本科毕业，获工学学士学位；2013年9月博士毕业于西北工业大学，获工学博士学位；2013.09-2015.10：西安交通大学博士后；2017.12-2019.02：佐治亚理工学院博士后。主持国家重点研发计划子课题、国家自然科学基金、中国博士后基金等项目。发表SCI论文70多篇，其中5篇入选ESI高被引论文，被引超过4500次，个人H-index：32。担任著名SCI期刊《Rare Metals》青年编委，担任Journal of the American Chemical Society等二十余个国际知名SCI期刊审稿人。

个人主页：

https://ny.njtech.edu.cn/info/1012/1588.htm

刘祥，教授，博士生导师。1988年6月四川大学硕士研究生毕业，获工学硕士学位；1990年10月浙江大学博士研究生，1992年10月作为中日政府交换留学生赴日本国立福井大学联合培养，1998年获福井大学工学博士学位；1998年4月至2011年7月在日本瑞翁(Zeon)株式会社任主席研究员从事功能性高分子微球及有机无机复合材料的研究与开发；2011年7月加盟深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司任首席科学家，从事锂离子电池负极材料的研究和应用；2012年11月入职南京工业大学先进材料研究院，任教授博士导师。

个人主页：

https://ny.njtech.edu.cn/info/1012/1605.htm

文章信息

Tang H, Wang Z, Pan Z, et al. Coaxial Ni-Ag nanowires network with high stability for stretchable supercapacitors. Nano Research, 2025, 18(2): 94907113.

https://doi.org/10.26599/NR.2025.94907113.