科创中国

新材料技术,高分子材料

课题来源于黑龙江省自然科学基金联合基金项目，应用于超级电容器及电池等储能器件领域。该成果根据设计的双功能分子的类型和加量调控纺丝及碳化-调孔工艺，避免在碳化过程中复合聚合物纤维膜破碎现象，确保分级孔结构的碳纤维膜均匀完整，保持高比例的中孔含量，同时能够保留高含量的B、P、N、O等活性异原子，以实现碳纤维自撑膜的高密度、高质量和体积比电容性质。通过高中孔含量的分级孔结构碳纤维膜的限域作用，通过原位复合方法实现赝电容材料与碳纤维自撑膜中的有效复合，详细复合膜的组成、复合工艺等对新型碳纤维复合膜的开放式分级孔结构、一维纤维形态、异原子含量及其存在形式等的影响规律，并深入揭示碳纤维复合膜组成结构与其超级电容性能的关系。 本研究实现含有高中/大孔比例、高含量的多种活性异原子、高密度、兼具高体积/质量电容性质的多异原子共掺杂纳米碳纤维膜、磷酸 铁锂/多异原子共掺杂纳米碳纤维复合膜和交联聚苯胺/多异原子共掺杂纳米碳纤维复合膜的可控制备并直接用于柔性超级电容器的组装，同时深入揭示影响纳米碳纤维复合膜结构及其超级电容性能的主要因素。本研究制备的多异原子共掺杂纳米碳纤维复合膜具有优异电化学性能，有望成为柔

根据资料显示，2018年超级电容器市场规模为3160亿美元，2023年市场规模预计将达到1.45万亿美元，增长至2023年市场规模的4.48倍，实现十年翻番的市场发展速度，而且市场规模很有可能会超过其预期。由于超级电容器的微型尺寸，重量轻，大刃电容，能及时响应电网突发情况，它已经在电力能源领域得到应用，如动力容量支持，发电信号控制等，市场规模还将进一步扩大，未来几年的市场规模将有望持续增长。未来几年超级电容器行业发展前景光明，2023年超级电容器市场规模将达到1.45万亿美元，超级电容器将会在新兴应用领域，全球清洁能源需求满足，政策支持的推进等多个方面发挥着重要作用，市场前景广阔。

黑龙江大学