2022年8月1日获悉，我院朱裔荣副教授在国际权威中科院一区期刊《化学工程杂志》（Chemical Engineering Journal，影响因子为16.744）上发表了题为“双功能氮掺杂碳量子点提升电池型Ni-Co-Se空心微球正极材料用于构筑超快电化学动力学的混合型超级电容器（Battery-type Ni-Co-Se hollow microspheres cathode materials enabled by bifunctional N-doped carbon quantum dots with ultrafast electrochemical kinetics for hybrid supercapacitors）”的研究论文。该工作受邀在科学材料站、碳点之光等微信公众号进行报道。

目前，为了满足高能量、高功率密度的电化学储能系统的需求，混合型超级电容器因结合了电池和超级电容器的互补特性而受到越来越多的关注。然而，由于电池型正极和电容型负极之间的动力学不平衡，使得混合超级电容器难以在高的功率密度下实现高的能量密度。因此，合理设计和开发具有优异的动力学性能的电池型正极材料对于协同提升混合型电容器的能量密度和功率密度具有重要的意义。

本工作首次以双功能氮掺杂碳量子点作为尺寸调控剂和导电剂，通过水热法合成了新型氮掺杂碳量子点/Ni-Co-Se (N-CQDs/Ni-Co-Se)空心微球复合材料。由于高导电性的氮掺杂碳量子点（快速的电子转移）和尺寸减小的Ni-Co-Se中空微纳米结构（增强的离子传输）两者的协同作用，所构建的电池型N-CQDs/Ni-Co-Se中空微球复合正极材料表现出优异的倍率性能，并且利用一系列深入的电化学动力学分析和密度泛函理论计算来阐明其优异的动力学性能。基于N-CQDs/Ni-Co-Se空心微球复合正极组装的混合超级电容器在38.3 kW kg⁻¹高的功率密度下展现出了高达23.1 W h kg⁻¹的能量密度。

图 N-CQDs/Ni-Co-Se中空微球复合材料形成过程示意图

该论文的第一作者为硕士研究生卢志慧，通讯作者为朱裔荣副教授，该研究得到了湖南省杰出青年基金、国家自然科学基金、湖南省自然科学基金的资助。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs