电化学可控活化碳布:高性能的超电容柔性储能材料

商业碳布是由预氧化的聚丙烯腈纤维织物经炭化或碳纤维经纺织而成廉价的布料,具有优异的导电性,良好的机械强度和力学性能,目.前被广泛用作储能电极的集流体和载体来构建柔性储能电极。然而,作为一种碳材料,商业碳布却很少被直接用作储能材料。这主要是由于商业碳布本身的电化学活性较低和比表面积较小,导致其能量储存能力低。目前已报道的一些方法如化学氧化在一定程度上能提高碳布的储能性能,但这些方法通常步骤多、反应条件苛刻、操作复杂、耗时长且成本较高。

adma201500707

最近,中山大学化工学院卢锡洪副教授及其研究团队在活化商业碳布作为高性能的储能电极材料领域取得了重要进展。他们提出了一种高效简单的新策略,通过电化学氧化使碳纤维形成核壳结构(以高导电的碳为核,剥离的高表面积碳为壳)和引入活性官能团,实现了商业碳布储能能力的快速提升。该方法非常简单快捷,只需将商业碳布浸入混合酸中施加3 V电压氧化10 min便可将碳布的电容性能提升2000倍以上。研究表明,经过该方法活化的碳布电极具有非常优越的电化学性能,在高电流密度6 best online casino mA cm-2下其面积电容达到756 mF cm-2,远高于目前报道的大多数碳材料和金属氧化物负极材料。当以活化的商业碳布作为负极,TiN@MnO2为正极,组装了一种新型柔性非对称超级电容器。该器件的稳定工作电压达到2 V,在6 mA cm-2的高电流密度下,其体积能量密度高达1.5 mWh cm-3;而且具有优异的倍率性能和循环稳定性,在不同电流密度下循环70000圈后其电容几乎没有任何衰减。相关结果发表在Advanced Materials上。