近日，海南大学化学化工学院环境/能源材料先进制造与应用创新团队与厦门大学白华教授合作，在《Nature Communications》上发表题为《A robust polyaniline hydrogel electrode enables superior rate capability at ultrahigh mass loadings》的研究论文。海南大学2021级硕士研究生李璐以及2022届硕士研究生艾智婷为论文第一作者。

超级电容器因其高功率密度和快速充放电能力，成为备受关注的储能装置。然而，高能量和功率密度要求电极材料具备高质量负载，这在实际应用中至关重要。商业电容器的质量负荷通常约为10 mg/cm²，但很多研究却忽略了这一点。尽管许多电极材料在低质量负载和低电流密度下表现出优异的比电容，但这些完全无法满足实际应用中的需求。因此，同时实现高质量负载和优越的倍率能力，以及高比电容，是一项极具挑战性的任务。

针对这一挑战，化学化工学院环境/能源材料先进制造与应用创新团队高艳安研究员、巫继锋副教授与厦门大学白华教授团队合作，设计了一种纯聚苯胺水凝胶（PPH）电极材料。该材料通过冰模板策略生成独特的辐射多孔状结构，实现了高效的电子传递和电解质扩散，成功桥接了超高质量负载和优越的速率能力这两个相互排斥的特性。PPH在43.2 mg/cm²的高质量负载下，实现了17.1 F/cm²的面积电容（在500 mA/cm²下）和优异的倍率性能（在20至500 mA/cm²间保持约94%的电容）。这项研究展示了多孔纳米结构在提高电极材料性能方面的潜力，并能激发其他具有超高负载和快速充放电能力的赝电容电极材料的发展。

该项工作得到了国家自然科学基金（21975210、22179115、21965011），海南省重大科技计划项目（ZDKJ202016）的资金资助。

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-50831-x

撰稿人：高艳安

审核人：潘福生