氧化钨-金纳米粒子-二氧化锰超级电容器性能研究
在电化学储能设备中，超级电容器被比喻为“百米运动员”，其能量转移速度和效率都非常高，但是通常储存的电能少；而电池更像是“马拉松运动员”，具有较高的能量存储能力，充放电速度虽然慢但较稳定。
为了满足未来社会便携式电子器件的应用需求，超级电容器的电极材料不但要有较大的能量密度和功率密度，还要具有良好的柔韧性和可加工性以满足与电子器件集成的要求。传统的超级电容器普遍利用液体（水及有机溶液）作为电解液，存在一定的安全问题，不具备的柔韧性；而且体积大，难以应用在便携式电子器件上；全固态电容器由于电解液是固态的，具有电位窗口宽、安全、易于加工成柔性，在未来的能源储存中具有重要的应用价值。二氧化锰电化学性能好，理论比电容大（约1400 F/g）、电化学窗口宽，资源丰富，价格低廉，环境友善是超级电容器极具潜力的候选电极材料，引起了广泛的研究兴趣。但是由于其导电性弱（10-5-10-6 S/cm），导致其实际比电容（目前普遍为300-600 F/g）与理论比电容值仍有很大差距。
针对上述问题，童叶翔教授与武汉光电国家实验室（筹）周军教授课题组开展了系列合作（Chem. Commun., 2011, 47, 5804-5806；ACS Nano, 2012, 6, 656-661.），最近在柔性的碳布上大面积合成了具有高电容性能的WO3–x@Au@MnO2核壳纳米线。这种WO3–x@Au@MnO2纳米线核壳不但能够大大地改善MnO2的导电性，而且还能提供高的比表面积、短的活性物种扩散距离和更有效的电子收集和传输路径。研究结果表明：在扫速为10 mV/s和充放电电流密度为0.75 A/g下其比电容（基于MnO2的质量）分别达到588 F/g和1195 F/g（目前报道最高的MnO2比电容值是1250 F/g），而且具有非常高循环稳定性（电容性能在5000圈的循环过程没有衰减）；将该电极材料组装成柔性的全固态电容器，在2.7 mA/cm2的电流密度下充电40 s，能够连续20 min点亮一只工作电压为1.8 V 红光LED。上述研究工作发表在Advanced Materials上。