纳米线模板半洞双连续石墨烯卷轴:设计的结构,机制和增强的储能性能
Mengyu Yan1, Fengchao Wang, Chunhua Han
1State Key Laboratory of Advanced Technology for Materials Synthesis and Processing, WUT-Harvard Joint Nano Key Laboratory, Wuhan University of Technology , Wuhan 430070, People's Republic of China.
Journal of the American Chemical Society
|November 14, 2013
概括
使用纳米线模板方法创建了超过30微米长的新石墨烯卷轴. 这些卷轴增强了电池和超级电容器等储能设备,提高了性能和稳定性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术 纳米技术
- 电化学 电化学 电化学
背景情况:
- 石墨烯卷轴被用于电子和储能.
- 实现具有内部结构的长长石墨烯卷轴一直是一个挑战.
研究的目的:
- 设计和构建一个新的纳米线模板半洞双连续石墨烯卷轴架构.
- 为了研究影响这些石墨烯卷轴形成的因素.
- 评估这些卷轴在储能应用中的性能.
主要方法:
- 使用纳米线模板使用"面向组装"和"自动滚动"策略.
- 采用实验性表征和分子动力学模拟.
- 使用合成卷轴制造和测试电池和超级电容器.
主要成果:
- 成功创建了长度超过30微米的石墨烯卷轴,内部有空洞.
- 证明卷轴的形成取决于系统能量,纳米线曲率和反应时间.
- 在用于电池的V3O7纳米线模板石墨烯卷 (VGS) 中实现了高特异性容量 (321 mAh/g) 和出色的循环稳定性.
- 与裸V3O7纳米线相比,在VGS中观察到显著增强的导电性和容量.
- 在MnO2纳米线模板石墨烯卷轴 (MGS) 中证明了高容量 (317F/g).
结论:
- 纳米线模板石墨烯卷轴架构提供连续的电子/离子传输,并适应体积膨胀,从而达到优越的能量存储性能.
- 这种制造策略是多功能性的,可以扩展到创建其他纳米线模板的石墨烯结构,用于各种应用.
