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哈尔滨工程大学程魁课题组--NiFe2O4纳米立方体固定在还原氧化石墨烯冷冻凝胶上以实现一个1.8 V的柔性固态对称超级电容器

对于实现高功率的良好能量密度而言,高工作电压和比电容对于柔性固态对称超级电容器(FSSC)器件来说至关重要。在本文中,我们报导了基于NiFe2O4纳米立方体固定在还原氧化石墨烯(rGO)冷冻凝胶电极上的1.8 V FSSC。通过三维交联网络结构的表面保护,从Ni3[Fe(CN)6]2转化NiFe2O4抑制了原始的纳米立方体结构。受益于NiFe2O4纳米立方体和石墨烯纳米片之间的协同效应,新合成的NiFe2O4@rGO杂化电极提供高电荷存储容量(在1 A/g的恒定电流密度下达到488 F/g),优异的倍率能力和循环性能(10,000次循环后保持初始电容值的89.8%)。此外,NiFe2O4@rGO FSSC已经组装并在弯曲状态下表现出稳定的行为,以及62.5 Wh/kg的高能量密度和长循环寿命(6000次循环后保持初始电容值的93.2%)。本文所提出的控制NiFe2O4@rGO纳米结构的设计和合成策略先进能量存储装置中开发高性能电极提供了希望。

Figure 1. aNiFe2O4@rGO复合物的XRD图谱bNiFe2O4@rGOXPS总谱图;cNi 2p和(dFe 2p区域内的XPS光谱图;eNiFe2O4@rGOrGO的拉曼光谱图fN2吸附/解吸等温线gNiFe2O4NiFe2O4@rGOrGO的孔径分布。

 

Figure 2. a,bNiFe2O4纳米立方体的SEM图像NiFe2O4@rGO的(c,dTEM和(eHRTEMc的插图是NiFe2O4@rGO的粒度分布。

 

Figure 3. 在三电极系统中NiFe2O4rGONiFe2O4@rGO的电化学性能:(aCV曲线bGCD曲线c)作为电流密度函数的比电容d)奈奎斯特图e10,000次循环的循环稳定性f)以20 mV/s的恒定扫描速率分离NiFe2O4@rGO中的电容和扩散电流g)电容和扩散控制电荷扫描速率的贡献率。

 

Figure 4. NiFe2O4@rGO FSSC的电化学性能a)不同电位窗口的CV曲线b)不同扫描速率的CV曲线c)各种电流密度GCD曲线d)比电容作为电流密度的函数eNiFe2O4@rGO FSSCRagone图,并与之前的文献进行比较f)机械弯曲对CV曲线的影响g)循环稳定6000个循环插图完成6000次循环之前和之后的GCD曲线h)由单个NiFe2O4@rGO FSSC供电红色LED的数字照片。

相关研究成果于2019年由哈尔滨工程大学Kui Cheng课题组,发表在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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