基于原位聚合凝胶电解质的碳纳米笼//三氧化钨纳米棒超级电容器

发展非对称超级电容器可有效提升超级电容器能量密度,选择电极材料和电解质是关键.分级结构碳纳米笼因具有比表面积大、微孔-介孔-大孔共存、导电性好、稳定性高等优点,特别适合用作超级电容器电极材料.进一步通过N,S共掺杂引入赝电容、改善浸润性,所得的氮硫共掺杂碳纳米笼(NSCNC)在1 mol•L^(−1)H2SO4溶液、电势范围0~1 V、电流密度1 A•g^(−1)下表现出337 F•g^(−1)的高比容量.水合三氧化钨(WO3•0.6H2O)纳米棒通过W6+/W5+的氧化还原反应实现H+的嵌入与脱出,在-0.55~0.3 V、5 A•g^(−1)下表现出454 F•g^(−1)的高比容量.以NSCNC和WO3•0.6H2O作正负极材料、原位聚合高分子凝胶电解质(IPGE/H2SO4)作准固态电解质组装的非对称超级电容器的工作电压为1.5 V,其倍率性能非常接近于在H型电解池中以1 mol•L^(−1)H2SO4为电解液的器件,而远优于以传统聚乙烯醇/硫酸(PVA/H2SO4)作凝胶电解质的器件,其根源是原位聚合的IPGE/H2SO4与电极材料之间建立了有效的电荷传输界面,改善了H+离子的传导,有效降低了电压降.本工作不仅展示了酸性介质中NSCNC//WO3•0.6H2O超级电容器的优异储能性能,还提供了一种新的用于构建准固态超级电容器的原位聚合凝胶电解质.