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鄭州大學Li Zhang課題組--三維分層多孔NiCo2O4/石墨烯水凝膠/Ni泡沫電極的構建以及在高性能超級電容器領域的應用

我們報導了嵌入Ni泡沫的三維石墨烯水凝膠作為高表面積載體,在載體上電沉積NiCo2O4納米薄片,將其作為超級電容器電極,顯著改善了可接觸電極表面積和贗電容材料的負載量。構建的NiCo2O4/石墨烯水凝膠/Ni泡沫三元復合電極具有從大孔到中孔的分級孔結構,協同提供連續的電子路徑,寬大的離子通道和大的電解質-電極界面,從而有利于整體超級電容器電極儲能特性的改善。因此,所制備的電極在2 mA/cm2下表現出的電容值(3.84 F/cm2和優異的倍率性能50 mA/cm2下保留率為71.6。此外,使用NiCo2O4/石墨烯水凝膠/Ni泡沫作為正電極和石墨烯水凝膠/Ni泡沫作為負電極組裝不對稱超級電容器,使得最大能量密度和功率密度分別為65 Wh/kg18.9 kW/kg,并且具有引人注目循環穩定性5000次充放電循環后電容保持率為92。這些理想的結果表明,用于高性能超級電容器應用的分級多孔NiCo2O4/石墨烯水凝膠/Ni泡沫電極具有巨大潛力。

Figure 1. 示意圖說明了NiCo2O4/GH/NF的制備過程。

 

Figure 2. a)裸Ni泡沫bGHNi泡沫(箭頭指向Ni泡沫)、c)具有大放大倍數的GFd-fNGF在不同放大倍數下的SEM圖像;f)中的圖像取自(e)中矩形標記的區域。

 

Figure 3. aGF和(bNGF在低放大倍數下的TEM;cNGFNiCo2O4納米薄片的TEM圖像;dNGFNiCo2O4納米薄片的HRTEMd)中的插圖顯示了相應的SAED模式。

 

Figure 4. a)以10 mV/s的掃描速率,NGFNFGFCV曲線,插圖GF放大的CV曲線;bNGF在不同掃描速率下的CV曲線;cNGFNFGFGCD曲線;dNGF、NFGF的比電容與電流密度的關系圖。

 

Figure 5. GF、NFNGF阻抗,插圖等效電路圖和高頻區域的放大圖

相關研究成果于2019年由鄭州大學Li Zhang課題組,發表在Electrochimica Acta2019, 299, 116-124)上。原文:Construction of 3D hierarchical porous NiCo2O4/graphene hydrogel/Ni foam electrode for high-performance supercapacitor

 

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