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华中科技胡先罗:超快储钠T-Nb2O5/碳纳米纤维膜用于柔性电容器

信息来源:rooqoo.com.cn   时间: 2019-03-28  浏览次数:48

为了满足下一代便携式和可穿戴电子产品小型化和多样性的发展需求,相应的电源装置需要满足柔性、轻便和廉价的特点。柔性电源除了要求具有优异的机械特性外,还应具有较高的比容量、稳定的倍率性能以及良好的循环性能,从而使电子产品工作时间更长,充电时间更短。近年来,柔性超级电容器(SCs)和锂离子电池(LIBs)的研究取得了很大的进展。然而,它们的广泛应用仍然受到一些缺点的限制。混合钠离子电容器(NICs)因其兼具电池和超级电容器的优点以及钠资源的低成本而受到广泛的关注。然而,负极中Na+的缓慢扩散阻碍了NICs的进一步大规模发展。为了改善电池型负极的Na+输运动力学,人们广泛致力于纳米结构电极的合理设计,以及开发具有合适且丰富的储Na+通道的新型材料。

华中科技胡先罗:超快储钠T-Nb2O5/碳纳米纤维膜用于柔性电容器

近日,华中科技大学胡先罗教授课题组采用简单的静电纺丝方法以草酸铌(V) (Nb(C2O4H)5)为铌前驱体,聚丙烯腈(PAN)为碳源,正硅酸四乙酯(TEOS)为模板前驱体,制备了大尺寸自支撑介孔T-Nb2O5/碳纳米纤维薄膜(m-Nb2O5/CNF)。经过热处理后的前驱体纳米纤维及其后续在合成的m-Nb2O5/CNF样品中,产生了许多介孔网络。所获得的m-Nb2O5/CNF薄膜具有互连的三维网络结构、丰富的介孔、结构稳定性和较高的柔性。这种多功能薄膜结构可以实现快速嵌入/脱出Nb2O5中的Na+离子。因此,m-Nb2O5/CNF薄膜电极在0.5C时具有287mAh g1的比容量。即使在150℃的超高倍率下,可逆容量仍然高达172mAh g1。

据文献报道,以Nb2O5为基础的负极材料用于储钠没有实现10,000次循环,而本研究制备的具有超快储钠和优异的循环性能的电纺丝纳米纤维膜可以达到。最后,基于m-Nb2O5/CNF负极和三维石墨烯骨架/mCNF正极构建了柔性NIC器件,并展现了优异的电化学性能。相关研究成果以“Mesopore-Induced Ultrafast Na+-Storage in T-Nb2O5/ Carbon Nanofiber Films toward Flexible High-Power Na-Ion Capacitors”为题目发表于Small上。

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