近日，我院李國棟教授團(tuán)隊(duì)在Journal of Energy Storage期刊上發(fā)表了題為“Investigating the effects of fly ash substitution rate and carbon black-carbon fiber ratio on performance of cement-based supercapacitors”的論文，團(tuán)隊(duì)成功制備出了含粉煤灰的儲(chǔ)能混凝土，為結(jié)構(gòu)超級電容器電極的研究提供了新方向。這是內(nèi)蒙古大學(xué)首次在混凝土儲(chǔ)能領(lǐng)域取得研究成果。

       為實(shí)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)—儲(chǔ)能一體化，論文在常規(guī)建筑物上附加儲(chǔ)能功能，將傳統(tǒng)混凝土材料與超級電容器相融合，采用工業(yè)固體廢棄物部分替代水泥膠凝材料，在優(yōu)化電極微觀結(jié)構(gòu)、提升電化學(xué)儲(chǔ)能性能的同時(shí)，保持了良好的力學(xué)承載能力，從而實(shí)現(xiàn)了降低成本與提升性能的雙重目標(biāo)。

       研究結(jié)果表明，40%粉煤灰摻量的水泥基結(jié)構(gòu)超級電容器電極綜合性能顯著優(yōu)于純水泥試樣，電化學(xué)上電荷轉(zhuǎn)移電阻降低、離子傳輸通道暢通，比電容與庫倫效率高，充放電響應(yīng)迅速且循環(huán)穩(wěn)定性優(yōu)良；28天抗壓力學(xué)性能仍維持較高水平。微觀結(jié)構(gòu)中疏松多孔與多路徑導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同機(jī)制促進(jìn)了高效離子/電子傳輸，串聯(lián)點(diǎn)亮LED燈泡的實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了其實(shí)際儲(chǔ)能供電能力。

       該研究利用工業(yè)固廢粉煤灰部分替代水泥，在降低原材料成本、實(shí)現(xiàn)固廢資源化利用的同時(shí)，有效解決了傳統(tǒng)儲(chǔ)能電極與建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)性能不匹配的核心問題，展現(xiàn)出良好的工程應(yīng)用前景，為低成本、高性能結(jié)構(gòu)超級電容器的規(guī)模化應(yīng)用、結(jié)構(gòu)—儲(chǔ)能一體化綠色建筑、光伏風(fēng)電混凝土基礎(chǔ)儲(chǔ)能提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。

       內(nèi)蒙古大學(xué)為論文第一單位，第一作者為2024級環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)博士生烏日古瑪拉，李國棟教授為論文通訊作者。

       全文鏈接https://doi.org/10.1016/j.est.2026.121454

       Journal of Energy Storage 是能源存儲(chǔ)領(lǐng)域的國際權(quán)威期刊，具有顯著學(xué)術(shù)影響力，影響因子達(dá)9.8-10，屬于JCR分區(qū)Q1區(qū)，中科院大類工程技術(shù)2區(qū)。