藤蔓结构NiCo-MOF@CNTs复合电极材料制备及性能

超级电容器是一种高性能电化学储能装置,具有功率密度高、循环稳定性强、充放电速率快等特点,在可再生能源存储中发挥重要作用。为提高超级电容器性能,满足日益增长的能源储存需求,利用水热法制备NiCo-MOF@CNTs复合电极材料,通过改变碳纳米管(CNTs)添加量,使复合材料储能特性达到最优。CNTs不仅增加了材料的比表面积和导电性,还与NiCo-MOF形成独特的藤蔓结构,其中NiCo-MOF构成藤蔓的叶片,为电荷存储提供活性位点,而CNTs构成与叶片相连接的茎蔓,将电子源源不断传递至活性中心,改善电化学性能。与未添加CNTs相比,效果最好的NiCo-MOF@CNTs5的比表面积由25.65 m^(2)/g增至44.27 m^(2)/g,平均孔径由37.86 nm降至18.99 nm,孔径分布更有利于电解质离子的扩散与传输;在1 A/g电流密度下,比电容高达1569 F/g,电流密度增至20 A/g时,倍率性能高达74%,高于未加入CNTs的NiCo-MOF电极材料(42.6%)。组装成非对称超级电容器后,在1 A/g电流密度下比电容为194 F/g,电流密度增至20 A/g时比电容仍有147 F/g;在5 A/g电流密度下经5000次充放电循环后,比电容保有率91.2%;在759 W/kg功率密度下的能量密度高达50.63 Wh/kg,功率密度提至17.3 kW/kg仍能实现41.94 Wh/kg高能量密度。

静电纺PAN基纳米炭纤维在超级电容器电极材料中的研究进展

聚丙烯腈(PAN)基纳米炭纤维作为超级电容器电极材料,具有成本低、可纺性好、产率高、良好的稳定性和可预测的机械强度等优点,引起了广大研究者的关注。本文从结构设计和电化学性能等方面综述了近年来用于超级电容器的PAN基纳米炭纤维电极材料的研究进展。在简要介绍静电纺丝技术的基础上,讨论了静电纺丝技术制备PAN基纳米炭纤维的基本原理。重点讨论了PAN基纳米炭纤维电极材料的制备方法及复合炭基材料、导电聚合物和金属有机骨架化合物(MOFs)制备复合电极材料的最新研究进展。并对超级电容器用PAN基纳米炭纤维电极材料的未来研究方向提出了展望。