用结合的微粒组件为纳米圈碳框架的合微孔聚合物,将其导向双离子电容器
Yang Qin1, Shreeti Jha1, Chengmin Hu1
1Shanghai Key Lab of Chemical Assessment and Sustainability, School of Chemical Science and Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, PR. China.
Journal of colloid and interface science
|July 20, 2024
概括
一个新的键引导的微粒自我组装策略为离子混合电容器 (ZIHC) 创建了先进的碳纳米结构. 这些材料具有高能量密度和特殊的循环寿命,为改进的能量存储设备铺平了道路.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 高表面可访问性和稳定的框架对于高效的离子混合电容器 (ZIHC) 来说至关重要.
- 开发新的碳纳米结构是提高ZIHC性能的关键.
- 现有的方法往往难以实现可控的形态和最佳的多孔性.
研究的目的:
- 开发一种可通过形态学控制的合成策略,用于合微孔聚合物 (CMP) 衍生碳.
- 提高ZIHCs的离子储存能力和电化学性能.
- 研究纳米结构架构与ZIHC性能之间的关系.
主要方法:
- 使用F127作为结构指导剂,利用一种与结合的微粒自我组装策略.
- 由CMPs (CNS-2) 衍生合成的纳米圈碳框架.
- 制造并测试了基于CNS-2的ZIHC,分析了它们的电化学性能和循环稳定性.
主要成果:
- 合成的CNS-2表现出最大化的表面可访问性,可调节的多孔性和层次性的多孔结构.
- 基于 CNS-2 的 ZIHC 实现了超高的能量密度 (163 Wh kg-1) 和超长的寿命 (93% 保持在 20 万个循环后).
- 增强的性能归因于双离子储存 (Zn2+和CF3SO3−) 和化学氧化还原相互作用.
结论:
- 键引导的微粒自组装策略是设计先进碳纳米架构的简单有效方法.
- 开发的CMP衍生碳材料显示出作为高性能ZIHCs的阴极显著的希望.
- 这种方法通过合理的纳米结构设计,为卓越的储能解决方案提供了一条途径.
