NML集锦 | 超级电容器

超级电容器具有比容量高、循环寿命长、环境友好等特点,在电子产品和混合动力系统中充当着绿色能源的角色。

本介绍Nano-Micro Letters关于超级电容器方向的文章6篇。主要集中在过渡金属氧化物以及层状金属氢氧化物复合材料。敬请关注、阅读和下载(免费)。


超级电容器电极材料是影响超级电容器电化学性能的关键因素。作为一种新型的高效储能装置,可以在短短几十秒时间内完成充电,并拥有数十万次的使用寿命。

目前,市场上商业应用的超级电容器多采用活性碳材料电极,能量存储率有限,这限制了超级电容器的应用。而金属氧化物做电极材料会拥有高3至4倍以上的理论容量,但由于电子、离子传输性能差,实际应用中容量却很难达到理论高度。

通过将金属氧化物与碳材料、导电聚合物或导电基体进行复合,能有效提高金属氧化物的电化学性能和循环稳定性。

层状金属氢氧化物(LDHs)作为一种新型的纳米结构材料,具有独特的片层孔道结构,可以同时利用双电层电容法拉第准电容两种储能机制,且原料丰富,成本较低,作为超级电容器电极材料显示出一定的优越性。

此外,为了获得更高的能量密度,利用非对称超级电容器替代传统对称型超级电容器提供更宽的电压窗口,是目前最有效的手段之一。


 三维Co3O4@PPy核/壳纳米片阵列:提升超级电容器循环稳定性  (👈 点击阅读更多)

A Hybrid Electrode of Co3O4@PPy Core/Shell Nanosheet Arrays for High-Performance Supercapacitors

Xiaojun Yang, Kaibing Xu, Rujia Zou, Junqing Hu

Nano-Micro Lett. April 2016, Volume 8, Issue 2, pp143–150

https://doi.org/10.1007/s40820-015-0069-x

东华大学胡俊青及邹儒佳研究团队成功制备了Co3O4@PPy核/壳纳米片阵列,并将其应用在超级电容器上,该混合电极表现出良好的倍率性能和优异的循环性能(5000次循环后约85.5%的电容保持率)。

此外,Co3O4@PPy杂化电极(0.238 Ω)的等效串联电阻值明显低于Co3O4电极(0.319 Ω)的等效串联电阻值。其意味着Co3O4@PPy混合复合材料具有制造下一代能量存储和转换装置的潜力。


 Co3O4/rGO/NF复合结构:表面包覆的rGO层对互连Co3O4纳米片生长及超级电容性能的影响 (👈 点击阅读更多)

Effect of rGO Coating on Interconnected Co3O4 Nanosheets and Improved Supercapacitive Behavior of Co3O4/rGO/NF Architecture

Tinghui Yao, Xin Guo, Yali Li, Qiang Chen, Junshuai Li, Deyan He,etc.

Nano-Micro Lett. (2017) 9:38

https://doi.org/10.1007/s40820-017-0141-9

兰州大学物理学院贺德衍和栗军帅课题组以表面包覆还原氧化石墨烯(rGO)层的泡沫镍为基底,利用简便的电化学沉积和热分解两步法合成了互连的Co3O4纳米片,最终获得有较大比表面积的Co3O4/rGO/NF复合结构。

该结构具有优异的超级电容性能,在电流密度为1 A/g时,Co3O4/rGO/NF的比电容达到~1016.4 F/g,而没有rGO的Co3O4/NF结构在相同的电流密度下比电容仅有~520.0 F/g。稳定性测试表明,即使在7 A/g的高电流密度下进行3000次充电放电循环,Co3O4/rGO/NF仍保持约95.5%的初始电容值。


 一步无模板电化学沉积法制备Mn3O4纳米结构用: 超级电容器电极材料 (👈 点击阅读更多)

A Facile and Template-Free One-Pot Synthesis of Mn3ONanostructures as Electrochemical Supercapacitors
Zhenjun Qi, AdnanYounis, Dewei Chu, Sean Li
Nano-Micro Lett. (2016) 8(2):165–173
https://doi.org/10.1007/s40820-015-0074-0

新南威尔士大学Adnan Younis以及Dewei Chu利用一种简便、高效、经济的电化学沉积法合成了Mn3O4薄膜并应用于超级电容器电极材料。

首先制备纳米结构的氧化锰,然后将所制备的材料沉积到高度多孔和导电的碳泡沫上,以增强其电容能力。通过调节前驱物浓度和沉积时间调变Mn3O4纳米结构的表面形态并优化其电化学性能。

在0.5A/g的电流密度下拥有210 F/g的比电容,并且具有良好的倍率性能。这种优异的电化学性能可归因于电极电导率的改善以及电解液接触面积增加。


 泡沫镍上制备NiCo2O4/rGO/NiO三明治异质结构的高性能超级电容器电极 (👈 点击阅读更多)

Preparation of Sandwich-like 

NiCo2O4/rGO/NiO Heterostructure on Nickel Foam for 

High-Performance Supercapacitor Electrodes

Delong Li, Youning Gong, Miaosheng Wang, Chunxu Pan

Nano-Micro Lett. (2017) 9:16

https://doi.org/10.1007/s40820-016-0117-1

武汉大学潘春旭老师通过简单的水热法以及热处理,在镍泡沫(NF)上制备了夹层状NiCo2O4 / rGO /NiO异质结构复合材料。在夹层状纳米结构中,NiCo2O4、还原氧化石墨烯(rGO)和NiO纳米结构的结合对超级电容器电化学性能表现出协同效应,并且电化学性能大大提高。

作为超级电容器电极,NiCo2O4/rGO/NiO异质结构材料在1mA/cm2的电流密度下表现出高的比电容(2644 mF/cm2),并且在3000次循环后具有优异的97.5%的电容保持率。


 高性能柔性非对称超级电容器:基于CoAl-LDH正极和rGO负极材料 (👈 点击阅读更多)

High-Performance Flexible Asymmetric Supercapacitor Basedon CoAl-LDH and rGO Electrodes
Shuoshuo Li, Pengpeng Cheng, Ruchun Li, Dingsheng Yuan, etc.
Nano-Micro Lett. (2017) 9:31
https://doi.org/10.1007/s40820-017-0134-8

暨南大学袁定胜教授研究团队成功制备了基于CoAl层状双氢氧化物(CoAl-LDH)电极和还原氧化石墨烯(rGO)电极的柔性非对称超级电容器(ASC)。通过简单的水热法在碳布(CC)上直接生长CoAl-LDH纳米片阵列,合成CoAl-LDH电极作为正极。

在电流密度为1 A/g时,拥有616.9 F/g的比电容。通过简单的浸涂法在CC上涂覆rGO合成作为负极的rGO电极,并且在电流密度为2 A/g时显示出110.0 F/g的比电容。

基于CoAl层状双氢氧化物(CoAl-LDH)电极和还原氧化石墨烯(rGO)电极组装的非对称超级电容器拥有较宽的电压窗口(1.7 V)以及高的比电容,具有优异的循环稳定性(8000次充放电循环后电容保持率为92.9%)。


 三维Co-Al层状双氢氧化物:长期稳定性和高效性超级电容器纳米材料  (👈 点击阅读更多)

3D Hierarchical Co–Al Layered Double Hydroxides with Long Term Stabilities and High Rate Performances in Supercapacitors
Jiantao Zai, Yuanyuan Liu, Xuefeng Qian, etc.
Nano-Micro Lett. (2017) 9:21
https://doi.org/10.1007/s40820-016-0121-5

上海交通大学宰建陶博士和钱雪峰教授等人以水和丁醇作为混合溶剂,采用水热法成功合成了由原子厚度纳米片组成的、具有三维花朵状结构的Co-Al-LDHs材料。其独特的层状结构以及丁醇改性,有效提高了Co-Al-LDHs的电化学稳定性和荷/质传输性能。

用于超级电容器电极材料时,表现出较高的比电容(电流密度为1 A/g时达到838 F/g)、优异的充放电速率(30 A/g时达753 F/g;100A/g达677F/g),以及良好的循环稳定性(电流密度为5 A/g时循环20000次后仍有95%的电容保留)。这项工作为提高超级电容器的电化学性能提供了可行的策略。


关于我们

Nano-Micro Letters 是上海交通大学主办的英文学术期刊,主要报道纳米/微米尺度相关的最新高水平科研成果与评论文章及快讯,在 Springer 开放获取(open-access)出版。可免费获取全文,欢迎关注和投稿。

E-mail:editorial_office@nmletters.org

Tel:86-21-34207624

如果对你有帮助,请分享给别人!:纳微科技 » NML集锦 | 超级电容器

赞 (0)