灵活,热稳定和超轻的聚胺-CNT气凝复合膜用于储能应用
Omid Aghababaei Tafreshi1, Zia Saadatnia1,2, Shahriar Ghaffari-Mosanenzadeh1
1Department of Mechanical and Industrial Engineering, University of Toronto, Toronto, Ontario M5S 3G8, Canada.
ACS applied materials & interfaces
|October 17, 2023
概括
这项研究开发了灵活的聚胺碳纳米管气凝膜,用于储能. 这些导电薄膜为超级电容器应用提供了更好的稳定性,更大的表面积和出色的电化学性能.
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:
- 聚胺 (PI) 气凝受到其散体形式,缺乏灵活性和低电导率的限制,阻碍了储能应用.
- 储能系统需要超轻,灵活,具有高热稳定性,低密度和高表面积的导电薄膜.
研究的目的:
- 制造灵活的聚胺-碳纳米管 (PI-CNT) 气凝复合膜,具有用于储能的增强性能.
- 研究碳纳米管 (CNT) 含量对PI气凝的结构,电,热和电化学性能的影响.
主要方法:
- 使用sol-gel方法制造PI-CNT气凝复合膜,然后进行超临界干燥.
- 气凝性质的表征,包括收缩,密度,孔径,表面积,导电率,电导率和热稳定性.
- 对超级电容器设备的电化学性能进行评估.
主要成果:
- 加入5%重量的CNTs显著降低了收缩率 (11.5%) 和密度 (0.10 g cm-3),提高了尺寸稳定性.
- 5%重量的CNT复合材料具有最高的孔积 (1.25 cm3 g-1),表面积 (324 m2 g-1),实际导电率 (80),电导率 (3 × 10-1 S m-1),以及超高的使用温度 (575 °C).
- 柔性气凝膜表现出良好的机械性能 (曲,扭转,滚动),超级电容器设备显示出高能量密度 (2.6Wh kg-1),良好的功率密度 (303.8W kg-1),以及出色的循环稳定性 (在5000个循环后保持91.8%的电容).
结论:
- PI-CNT气凝复合膜为储能中的柔性,轻质和导电材料提供了一个有前途的解决方案.
- 开发的制造方法为高性能气凝材料提供了简单有效的途径.
- 这些气凝复合膜适用于超级电容器电极,因为它们的优异电化学性能和耐用性.
