川大：簡便製備層狀鎳鋁雙氫氧化物/碳納米管電極用於超級電容器

2020-09-24 材料分析與應用

成果簡介

電極作為超級電容器的關鍵部件之一，對超級電容器的整體性能有著舉足輕重的影響。本文，四川大學化學工程系儲偉教授與鹽城工學院Hui Chen等研究人員在《ACS Omega》期刊發表名為「Facile Fabrication of Nickel Aluminum Layered Double Hydroxide/Carbon Nanotube Electrodes Toward High-Performance Supercapacitors」的論文，研究通過層狀鎳鋁雙氫氧化物（NiAl-LDHs）和碳納米管（CNTs）的結合製備了一系列複合電極材料。

首先，用共沉澱法製備了兩種成分比例不同的材料。之後，各種表徵方法表明NiAl-LDH/CNT複合材料呈現出不規則的薄層結構，內部有一個結構良好的導電網絡。進一步研究了碳納米管的比例對電化學性能的影響，證明了碳納米管的導電網絡有利於電子的傳輸。結果表明，當碳納米管的含量達到達到1.5%時，在2ag1時可獲得2447fg-1的高比電容，在2500次循環後具有90.1％的良好循環穩定性，這表明在贗電容器的正極中具有很高的應用潛力。NiAl-LDHs與CNTs的協同作用是NiAl-LDHs/CNTs複合材料優良性能的主要原因。


圖文導讀

圖1.（a）（b）NiAl-LDHs / CNT，（c）Ni 2p，（d）Al 2p，（e）C 1s和（f）O 1s的所有樣品的XRD圖譜和XPS光譜。


圖2.（a）LDH，（b）CNT，（c）LDHs / CNT和（d）LDHs / CNT的EDS圖像。


圖3.（a）CNT，（b）LDH和（d）LDH / CNT的TEM圖像；插圖顯示了相應的SAED模式。（c）LDH和（e）LDH / CNT的HRTEM圖像。（f）LDH / CNTs的SAED模式。


圖4.（a）在5 mV s –1下測得的各種電極的CV曲線。（b）在2 A g –1的CD下測得的不同電極的GCD曲線。（c）在2–20 A g –1的CD下測得的各種電極的速率能力。（d）2500次循環後LDH-30的CR曲線。


圖5.（a）NiAl-LDH / CNT對稱電容器在2–20 mV s –1的掃描速率下的CV曲線。（b）NiAl-LDH / CNT對稱電容器的CD曲線，CD為2–20 A g –1。


圖6.NiAl-LDHs / CNT超級電容器機理的示意圖。


小結

這項工作中開發的具有優異電化學性能的電極是超級電容器的潛在候選材料。


文獻：

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