带有定向纳米板阵列的TEA引导双金属MOF用于高性能非对称超级电容器

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:

• 为可穿戴电子产品开发具有高功率和能量密度的超级电容器具有挑战性.
• 现有的材料往往缺乏有效的离子/电子运输通路,从而限制了性能.
• 金属有机框架 (MOF) 提供可调节的结构,但需要优化合成来储存能量.

研究的目的:

• 合成一个双金属金属有机框架 (Ni/Co-MOF) 与面向的纳米片,以提高超级电容器的性能.
• 设计和制造一个不对称的超级电容器,利用新的Ni/Co-MOF阴极和活性碳阳极.
• 评估电化学性能,包括能量密度,功率密度和循环稳定性.

主要方法:

• 由三乙胺 (TEA) 指导的热水合成,以创建垂直导向的Ni/Co-MOF纳米板阵列.
• 使用Ni/Co-MOF作为阴极和活性炭 (AC) 作为阳极制造一个不对称的超级电容器.
• 电化学表征包括循环电压测量,静电电荷放电,以及在KOH电解质中进行长期循环测试.

主要成果:

• Ni/Co-MOF样本在0.5 A g-1下达到2034 F g-1的高特异电容.
• 不对称的超级电容器显示了1.4V的宽电压窗口和29.5Wh kg-1的能量密度在199.1W kg-1时.
• 在2000个循环后,保持了89%的显著容量保留,表明了出色的稳定性.

结论:

• 以TEA为指导的合成有效地产生了带有定向纳米片的Ni/Co-MOF,从而促进了快速的离子/电子运输.
• 不对称的超级电容器设计利用Ni/Co-MOF阴极获得更高的能量和功率密度.
• 这项工作为开发用于微电子应用的先进能量存储设备提供了一个有前途的战略.