合肥研究院在氮化钒超级电容器材料研究中取得

近日，中国科学院合肥材料科学研究所固体物理研究所功能材料物理与器件研究部研究员朱学斌课题组在氮化钒（VN）超级电容器材料的研究。研究人员采用溶液法在硅衬底上制备了多孔VN薄膜，表现出优异的超级电容器性能。相关研究成果标题为Solution-processable分层多孔氮化钒薄膜在硅衬底上用于高效对称超级电容器，发表于 电源杂志上。

VN具有优良的导电性、大的电压窗口和高的理论比电容。是一种性能优越的超级电容器电极材料。在硅衬底上直接制备VN超级电容器薄膜电极可以实现微型超级电容器器件单元的构建，有望应用于芯片型电子器件和便携式电子设备。目前，VN薄膜电极大多采用物理方法制备，不仅难以实现薄膜形貌的有效控制，而且限制了VN薄膜的性能提升。

在这项研究中，研究人员利用化学溶液法在硅衬底上成功制备了大尺寸、多层次结构的多孔 VN 薄膜，可有效提高离子和电子的传输以提高性能。结果表明，在1M KOH电极溶液中，薄膜的面积比电容可达60 mF cm^-2。基于该薄膜构建的对称固态超级电容器具有高能量密度和功率密度，以及优异的循环稳定性，通过串联器件驱动不同颜色的LED灯，可以有效加宽电压窗口。

这项工作为实现适用于微型超级电容器的低成本、高性能电极材料提供了新思路。研究工作得到国家重点研发计划和国家自然科学基金项目的支持。

图1.多孔VN薄膜（a）平面低倍SEM结果，(b)平面高倍SEM结果，(c)截面高倍SEM结果

图 2. 对称固态超级电容器性能测试：(a) 串联器件 100 mV s^-1扫描速度下的电容-电压结果，(b) 串联器件 1.0 mA cm^-2充放电电流密度下结果，串联器件驱动不同颜色LED灯的(ce)实物图

[来源：中科院科技产业网]