【原】碳納米管紙電極應(yīng)用于超級(jí)電容器：具有超高性能和柔性

DT_Carbontech 2021-01-20

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為了滿足對(duì)高功率、高能量密度的便攜式、柔性儲(chǔ)能系統(tǒng)日益增長(zhǎng)的需求，在各個(gè)領(lǐng)域開(kāi)發(fā)下一代電源顯得尤為重要。超級(jí)電容器因?yàn)榫哂休^長(zhǎng)的使用壽命、較大的比電容和功率密度，引起了極大地關(guān)注。根據(jù)不同的儲(chǔ)能機(jī)制，超級(jí)電容器分為電化學(xué)雙層電容器和贗電容器。其中，具有靈活、輕便、耐用等特性的高效儲(chǔ)能單元具有更多的應(yīng)用領(lǐng)域。

近日，同濟(jì)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院的蔡克峰等人通過(guò)簡(jiǎn)便的原位界面聚合法成功地制備了超高性能，柔韌且良好的導(dǎo)電聚吡咯（PPy）涂覆的碳納米管紙（CNTP）電極。優(yōu)化的PPy / CNTP電極具有獨(dú)特的多孔微結(jié)構(gòu)，不僅在電流密度為1 mA cm-2時(shí)具有8604.5 mF cm-2的顯著比電容，而且在12000次循環(huán)后具有優(yōu)異的電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性。另外，所制備的電極柔韌性優(yōu)異。相關(guān)研究結(jié)果以“Ultra-high performance and flexible polypyrrole coated CNT paper electrode for all-solid-state supercapacitors”為題發(fā)表在《Journal of Materials Chemistry A》上。

這些顯著的性能歸因于穩(wěn)健的3D納米多孔微結(jié)構(gòu)和原位聚合PPy的高電導(dǎo)率，以及PPy和CNTP之間的強(qiáng)π–π相互作用。

采用優(yōu)化PPy / CNTP電極組裝的全固態(tài)對(duì)稱超級(jí)電容器，在電流密度為1 mA cm^-2時(shí)最大比電容為2185.1 mF cm^-2，功率密度為0.40 mW cm^-2時(shí)具有194.23 μW h cm^-2的優(yōu)異能量密度，在能量密度為70.13μW h cm^-2時(shí)具有7.99 mW cm^-2的優(yōu)異功率密度，進(jìn)一步顯示了該復(fù)合電極應(yīng)用于超級(jí)電容器領(lǐng)域的巨大潛力。