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铝电解利来娱乐注册 > 新闻资讯 > 公司新闻 > 高倍率超级利来娱乐注册器电极材料氮掺杂多孔碳纳米纤维

  进入21世纪以来,随着煤、石油、天然气等化石能源的日益枯竭以及环境污染的日益严重,人们迫切需要寻找新型的绿色能源来满足日益增长的能源需求, 例如核能,风能,太阳能,潮汐能等等。与此同时,为了使这些新型能源得到充分的储存和利用,高性能的能量储存器件也逐渐成为科研人员的研究热点。

  超级利来娱乐注册器作为介于锂离子电池和传统利来娱乐注册器的一种新型储能器件,凭借其相对较高的功率密度、超长的充放电循环寿命和大电流充放电等特点,在太阳能能源系统、风力发电系统、新能源汽车、智能电网、轨道交通和军用设备等领域都有着广阔的应用前景。

  氮掺杂多孔碳纳米纤维作为超级利来娱乐注册器的电极活性材料,具有容量高、物理化学性能稳定、充放电速率快等优点,但在涂覆电极的过程中,需要在粉末状的碳纳米纤维中加入粘结剂,影响了活性材料容量和倍率性能的发挥。为了弥补这个劣势,可以将氮掺杂多孔碳纳米纤维与高导电性的石墨烯、碳纳米片或是多孔金属结合,获得自支撑的氮掺杂多孔碳纳米纤维薄膜材料,直接用于超级利来娱乐注册器的电极材料。多孔银作为一种具备高电导率的三维金属网络,与氮掺杂多孔碳纳米纤维复合时能够为利来w66传导提供快速的传输通道;同时其三维自支撑的结构避免了粘结剂的使用,有利于倍率性能得到最大限度地发挥。

氮掺杂多孔碳纳米纤维/多孔银网络复合薄膜制备示意图

图1. 氮掺杂多孔碳纳米纤维/多孔银网络复合薄膜制备示意图

  本课题组采用高分子海绵作为模板,利用银镜反应在海绵骨架表面沉积一层银,高温煅烧除掉高分子海绵得到三维多孔银网络(丝径约为4.5 μm)。然后利用化学气相沉积的方法在多孔银网络上生长多孔碳纳米纤维(直径约为30-50 nm),经过氨气处理后得到氮掺杂多孔碳纳米纤维/多孔银网络复合薄膜。本方法获得的氮掺杂多孔碳纳米纤维/多孔银网络复合薄膜具有非常优异的柔韧性,是理想的超级利来娱乐注册器电极材料,它具备以下优点:一是三维交联结构的多孔银网络为氮掺杂碳纳米纤维提供了强有力的支撑,有利于氮掺杂碳纳米纤维的均匀分散,防止其团聚,同时为利来w66传导提供了快速的传输通道;二是氮原子的引入为赝利来娱乐注册的产生提供了丰富的活性位点;三是氨气处理在增大氮掺杂多孔碳纳米纤维比表面积的同时进一步优化了其孔径分布,使其微孔增多,介孔孔径增大。

氮掺杂多孔碳纳米纤维/多孔银网络复合薄膜的微观形貌

图2. 氮掺杂多孔碳纳米纤维/多孔银网络复合薄膜的微观形貌

  在三电极体系中,氮掺杂多孔碳纳米纤维/多孔银网络复合薄膜展现出了优异的电化学性能,在1 A/g的电流密度下容量能够达到245 F/g。在100 A/g的电流密度下具有90.8%的容量保持(222 F/g),说明其具有优良的倍率性能。将两片相同的氮掺杂多孔碳纳米纤维/多孔银网络复合薄膜组装成对称两电极装置,电流密度由1 A/g增加到20 A/g,容量保持率能够达到75.6%;在20 A/g的电流密度下循环10 000圈,容量无衰减。

三电极体系氮掺杂多孔碳纳米纤维/多孔银网络复合薄膜的电化学性能

图3. 三电极体系氮掺杂多孔碳纳米纤维/多孔银网络复合薄膜的电化学性能

对称两电极装置的电化学性能数据

图4.对称两电极装置的电化学性能数据

  论文的第一作者是2015级硕士生孟庆施,相关研究成果最近刊登在ACS Applied materials & Interfaces, 2017, 9, 30832–30839.
文章题目:N-doped Porous Carbon Nanofibers/Porous Silver Network Hybrid for High Rate Supercapacitor Electrode.

 
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