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哈爾濱工程大學(xué)程魁課題組--NiFe2O4納米立方體固定在還原氧化石墨烯冷凍凝膠上以實(shí)現(xiàn)一個(gè)1.8 V的柔性固態(tài)對(duì)稱超級(jí)電容器

對(duì)于實(shí)現(xiàn)高功率的良好能量密度而言,高工作電壓和比電容對(duì)于柔性固態(tài)對(duì)稱超級(jí)電容器(FSSC)器件來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。在本文中,我們報(bào)導(dǎo)了基于NiFe2O4納米立方體固定在還原氧化石墨烯(rGO)冷凍凝膠電極上的1.8 V FSSC。通過(guò)三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的表面保護(hù),從Ni3[Fe(CN)6]2轉(zhuǎn)化NiFe2O4抑制了原始的納米立方體結(jié)構(gòu)。受益于NiFe2O4納米立方體和石墨烯納米片之間的協(xié)同效應(yīng),新合成的NiFe2O4@rGO雜化電極提供高電荷存儲(chǔ)容量(在1 A/g的恒定電流密度下達(dá)到488 F/g),優(yōu)異的倍率能力和循環(huán)性能(10,000次循環(huán)后保持初始電容值的89.8%)。此外,NiFe2O4@rGO FSSC已經(jīng)組裝并在彎曲狀態(tài)下表現(xiàn)出穩(wěn)定的行為,以及62.5 Wh/kg的高能量密度和長(zhǎng)循環(huán)壽命(6000次循環(huán)后保持初始電容值的93.2%)。本文所提出的控制NiFe2O4@rGO納米結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和合成策略先進(jìn)能量存儲(chǔ)裝置中開(kāi)發(fā)高性能電極提供了希望。

Figure 1. aNiFe2O4@rGO復(fù)合物的XRD圖譜bNiFe2O4@rGOXPS總譜圖;cNi 2p和(dFe 2p區(qū)域內(nèi)的XPS光譜圖;eNiFe2O4@rGOrGO的拉曼光譜圖fN2吸附/解吸等溫線gNiFe2O4NiFe2O4@rGOrGO的孔徑分布。

 

Figure 2. a,bNiFe2O4納米立方體的SEM圖像NiFe2O4@rGO的(c,dTEM和(eHRTEMc的插圖是NiFe2O4@rGO的粒度分布。

 

Figure 3. 在三電極系統(tǒng)中NiFe2O4rGONiFe2O4@rGO的電化學(xué)性能:(aCV曲線bGCD曲線c)作為電流密度函數(shù)的比電容d)奈奎斯特圖e10,000次循環(huán)的循環(huán)穩(wěn)定性f)以20 mV/s的恒定掃描速率分離NiFe2O4@rGO中的電容和擴(kuò)散電流g)電容和擴(kuò)散控制電荷對(duì)掃描速率的貢獻(xiàn)率。

 

Figure 4. NiFe2O4@rGO FSSC的電化學(xué)性能a)不同電位窗口的CV曲線b)不同掃描速率的CV曲線c)各種電流密度GCD曲線d)比電容作為電流密度的函數(shù)eNiFe2O4@rGO FSSCRagone圖,并與之前的文獻(xiàn)進(jìn)行比較f)機(jī)械彎曲對(duì)CV曲線的影響g)循環(huán)穩(wěn)定6000個(gè)循環(huán)插圖完成6000次循環(huán)之前和之后的GCD曲線h)由單個(gè)NiFe2O4@rGO FSSC供電紅色LED的數(shù)字照片。

相關(guān)研究成果于2019年由哈爾濱工程大學(xué)Kui Cheng課題組,發(fā)表在Chemical Engineering Journal2019, 360, 171–179)上。原文:NiFe2O4 nanocubes anchored on reduced graphene oxide cryogel to achieve a 1.8 V flexible solid-state symmetric supercapacitor

 
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