基于 δ-MnO₂纳米花电极的高性能,高能量密度对称超级电容器,与导离子聚合物结合在一起

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
• 储能 储能 储能 储能 储能 储能

背景情况:

• 超级电容器对于储能至关重要,弥合了传统电容器和电池之间的差距.
• 高性能电极材料的开发是推进超级电容器技术的关键.
• 二氧化 (MnO2) 是一个有前途的伪容量材料,因为它具有很高的理论容量和环保性.

研究的目的:

• 研究基于δ-MnO2-纳米花的电极在基于液体和无液体的超级电容器中的性能.
• 优化电极组合,以提高电化学性能和稳定性.
• 评估这些超级电容器在实际应用中的潜力.

主要方法:

• 使用δ-MnO2纳米花,乙黑 (AB),聚合物 (PEO) 和LiClO4盐的复合电极的制造.
• 在用液体电解质 (1 M LiClO4) 的三电极组合和在两电极Swagelok电池中进行电化学测试.
• 使用复合固体聚合物电解质 (CSPE) 膜组装和测试全固体超级电容器 (ASSC).

主要成果:

• 在用液体电解质的三电极设置中,达到~385 F g-1的特定电容.
• 在一个两电极的Swagelok电池中观察到的~216 F g-1的特定电容和417 W kg-1的高特异功率.
• ASSCs的特异电容量为~496 F g-1 ,循环性能稳定 (在7000个循环中~90%的保留率) 和高库伦比效率 (~97%).

结论:

• δ-MnO2-纳米花电极具有多功能性,并且与液体和固体聚合物电解质兼容.
• 电极矩阵中的聚合物成分显著提高了设备的性能和稳定性.
• 开发的超级电容器显示出为低功耗电子设备供电的潜力,照明LED可以证明这一点.