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朝鮮國立大學Joong Hee Lee課題組--三元石墨烯-碳納米纖維-碳納米管結構用于混合超級電容器
      具有分層納米結構的碳材料是超級電容器設備中電極應用的好材料。在此,通過整合石墨烯(Gr)、碳納米纖維(CNFs)和碳納米管(CNTs)來設計分層的三元碳氣凝膠結構。合成的CNTs@Gr-CNF材料用不用的分析技術表征,并作為電極在超級電容器中應用。在三電極系統中,CNTs@Gr-CNF電極材料表現出增強的電化學性能,其中,在6 M KOH中,0.25 A/g時獲得了521.5 F/g的高比電容,并且以5 A/g進行10,000次連續的充放電循環后保持了98%的出色電容。另外,制造了基于CNTs@Gr-CNF作為負極和生長在鎳泡沫上的NiCo2S4納米針作為正極的混合超級電容器。該混合動力設備在1 A/g處顯示出218 F/g的比電容,在789.66 W/kg的功率密度下顯示出62.13 Wh/Kg的能量密度。此外,該器件具有出色的循環穩定性,在10,000次充放電循環后,其比電容的保留率為91.7%。所得結果表明,CNTs@Gr-CNF材料具有用于高級混合超級電容器負極的高度理想性能。
 
Figure 1. 分層CNTs@Gr-CNF氣凝膠的制造示意圖。
 

Figure 2. (a)CNF氣凝膠、(b)Gr-CNF氣凝膠和(c)碳納米管@Gr-CNF的示意圖;FE-SEM圖像:(d)CNF氣凝膠、(e)Gr-CNF氣凝膠、(f)碳納米管@GrCNF;(g,h和i)CNTs@Gr-CNF,其CNTs生長時間分別為1、5和10分鐘(插圖為高放大倍數圖像)。


Figure 3. (a-b)CNTs@gr-CNF-1的TEM和HR-TEM圖像;(c-d)CNTs@Gr-CNF-5的TEM和SAED模式圖像;(e-g)CNTs@GrCNF-5的元素映射。
 

Figure 4. (a)CV曲線;(b)Gr-CNF、CNTs@Gr-CNF-1、CNTs@Gr-CNF-5、CNTs@Gr-CNF-10下測得的GCD曲線;(c)不同掃描速率下CNTs@Gr-CNF-5的CV曲線;(d)EIS曲線;(e)比電容Vs.電流密度;(f)NiCNTs@Gr-CNF-5的循環穩定性。
 

Figure 5. (a)負電極和正電極的CV曲線;(b)在不同掃描速率下的CV曲線;(c)在不同電流密度下的GCD曲線;(d)比電容Vs.電流密度曲線;(e)循環穩定性測試曲線;(f)混合設備的Ragone圖。
 
     相關研究成果于2020年由朝鮮國立大學的Joong Hee Lee課題組,發表在Chemical Engineering Journal(2020, 380, 122543)上。原文:Ternary graphene-carbon nanofibers-carbon nanotubes structure for hybrid supercapacitor。

摘自《石墨烯雜志》公眾號:

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