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高性能碳纤维织物电极加工及表面处理技术

成果类型:: 发明专利,新技术

发布时间: 2023-11-03 09:22:44

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 石飞豪 | 2023-11-03 09:22:44

传统的碳织物基电极由于表面不均匀的电场分布,易产生枝晶和副产物,严重阻碍载流子的高效传输,其电化学稳定性呱待改善。此外,现有碳布处理技术相关工艺繁琐,成本高昂,而且相关企业对不同的织物组织结构特性并不了解,在实际应用中存在选择困难。柔性电化学储能系统在保证可穿戴设备充足供电的同时,还需要具有一定范围的形变能力,能够在弯曲、折看、扭转、压缩及拉伸等条件下的正常工作。碳纤维布申极凭借其优异的导电性和机械柔韧性在新一代可穿戴储能材料及水处理等相关领域中备受关注。本团队基于等离子体、磁控溅射、电化学镀覆、水热原位生长等表面处理技术结合织物结构理念制备高性能导电碳织物电极材料。

从企业需求出发,通过优化的界面设计,结合“热力学” 与“动力学”两方面调控策略提升电极-电解质间界面的离子传输特性,以解决碳纤维织物电极表面金属电化学镀覆均匀性的关键问题。基于表面处理技术,与未处理碳织物相比获得良好的金属镀覆形貌,并且可应用于相关软包水系电池中,具有良好的安全性测试。

该技术有望在可穿戴设备、柔性电化学储能系统和水处理等领域取得广泛应用。高性能导电碳织物电极材料具备均匀电场分布、优异的导电性、机械柔韧性和电化学稳定性,适用于制造具备形变能力的柔性电池和储能装置。此外,它还可以用于水处理应用,提高电极-电解质间界面的离子传输特性,有望在水处理领域提供更高效的解决方案。

贾浩,校聘研究员,研究生导师,东华大学纺织工程专业博士,美国北卡州立大学联培博士,香港理工大学博士后。近年来先后主持江苏省自然科学基金、国家先进印染创新中心科研基金、浙江省清洁染整技术课题等项目。获批2021年香江学者计划项目,江苏省科技副总专家,在仿生集热纺织材料和柔性可穿戴纺织基储能器件材料进行了相关研究工作,以第一/通讯作者在Nano Energy、Adv. Science、Energy Storage Mater.、J. Mater. Chem. A、Ecomat等国际知名期刊发表SCI论文30余篇,h-index 24,授权国家发明专利4项,担任Adv. Fiber Mater、J. Energy Chem.、纺织高校基础科学学报等期刊青年编委。

相关成果发表在《Advanced Science》、《Advanced fiber materials》等期刊上,共发表相关 SCI论文6篇,申请发明专利 3 件。为了研发这一成果,需要进行广泛的研究和开发,包括表面处理技术和电极-电解质界面调控策略的优化。然而,为了进一步完善技术、推广市场应用,未来可能需要额外的资金支持和时间投入。

期望将这项技术进行技术转让或与相关行业进行合作。潜在合作伙伴可以包括电池制造商、可穿戴设备制造商、水处理公司等。技术转让方向可能包括提供表面处理技术和电极制备工艺,希望合作伙伴能提供资金支持和市场渠道,以推动技术在不同领域的广泛应用,同时带来经济和社会效益。