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电极应用:三维束状多壁碳纳米管超级电容器

本文报告了通过催化热化学气相沉积(CVD)制备了合成的BCNT的工作,从而产生电极和电解质之间的快速电荷转移。

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图片来源:nobeastsofierce / Shutterstock.com

大多数超级电容器可分为电化学双层电容器(EDLCs)。这类电容器的功能依赖于高效的还原-氧化反应,在制备时选择合适的电极材料非常重要。

欧洲杯足球竞彩延长循环稳定寿命的材料以及那些产生突出的能量和功率密度的材料是不断寻求改善性能的关键特性。

活性的三维(3D)材料符合这些标准,但迄今为止,还没有任何关于欧洲杯足球竞彩超级电容器应用的复合电极材料的研究,这些材料由3D束状碳纳米管(BCNTs)与金属合金组成。

3D架构

电容器通常使用两个导体来分离电荷,在它们之间产生电位差。储存在导体中的电荷与电位差的比值称为电容;实际上,是将电容内储存的电荷与施加的直流电压的比率保持一致的能力。

电容量的测量单位是法拉(F)。驱动高性能超级电容器电极的是通过三维多孔结构的大比表面积(SSA),增强可访问的离子扩散。

由于与隔离的1D和2D结构相比,由于额外的尺寸来证明,由于附加尺寸的结果大大提高了电导率,3D结构可以增强电容器电极性能。

深入研究文献可以发现,有相当多的团队已经设计出实现超级电容器应用的3D材料结构的方法。

邓L.等的杂交作用。例如,Al将多壁碳纳米管(MWCNT)与石墨烯膜结合在一起。

其他人则一直在用碳纳米管与镍和石墨烯泡沫的组合来制造3D结构。

也有报道称,通过快速电荷传输实现了高比容量。在快速电荷传输中,CNTs被加入到重新堆叠的石墨烯结构中,作为间隔物,以优化传输。此外,还投入了大量的时间用于整合金属氧化物纳米颗粒,以提高电容、循环效率和稳定性。欧洲杯猜球平台

双组分金属间化合物合金

然而,可能改变游戏规则的是徐浩林等人对环保和低成本合成路线的研究结果。实际上,他们在使用Ni和Mg (NMA)双组分金属间化合物的两阶段工艺制备工作电极时,再次提出了合成的BCNTs生长机制。

首先,用液体乙二醇(例如)介质在低温下将金属混合,然后通过催化热化学气相沉积(CVD)合成BCNT,该催化热化学气相(CVD)分解并驱除烃的驱动。

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图片信用:Peter SoboLev / Shutterstock.com

在第二处理步骤中,引入氯化钼形式的另外的前体以与NMA混合。

使用现场排放扫描电子显微镜(FESEM)和高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)观察所得到的BCNT结构,以露出其结构和表面形态,允许其SSA确定。

然后进行一系列实验,以确定电极的电化学性能;其中包括交流电化学阻抗法、恒电流充放电法和循环伏安法。

循环伏安法通常用来观察系统的行为,通过测量电流作为随时间变化的电位的函数。恒流充放电测量电流随时间施加的电压,通常用于确定性能,特别是容量的保留。

使用3mnaOH(aq)作为电解质研究制备的工作电极。他们的发现很令人鼓舞。

卓越的电导率和电容保持

该组能够通过其处理路线,CNT束和一个侧闭层Ni / Mg / Mo合金(NMMA)在基于BCNT的电极内,有源3D材料复合材料导致导电性增加。

制备的电极增强了与电解质的直接接触,降低了与离子扩散有关的限制,从而使电解质和电极之间的优越电子扩散成为可能。反过来,这就产生了最大的比电容,相应地,最大的能量和功率密度。

制造的3D BCNTS电极也能够在两千次循环伏安法扫描和电镀电荷放电循环后保持比128.2%和77.3%的特定电容。

在这些条件下,增加碳纳米管捆绑结构的离子可及面积,以及电极和电解质界面的逐步润湿,被认为是允许BCNTs电极内电容保持增长的潜在现象。

3D BCNTs和NMMA封闭层复合电极材料通过电极内部的活性材料增强EDLC电容。欧洲杯足球竞彩直接接触电解液

能够使电解质离子通过导电的3D结构快速迁移/电荷转移,并表明在微观结构中,由NMMA层和捆绑的CNTs构建了足够多的多孔通道。

新方法

该研究团队的设计策略引起了一种用于生产卓越电容器存储性能的新方法。具有复合材料内的3D BCNT和NMMA层产生出色的能量密度和长期循环稳定性。

它为许多能量存储装置提供了许多能量存储装置的可能性,包括将非水,固态电解质介质作为其组合物的一部分掺入其中的那些。

参考资料和进一步阅读

湖浩林等。al。(2021)三维束状多壁碳纳米管复合材料的超级电容器电极应用欧洲杯足球竞彩材料今天化学22 100569https://doi.org/10.1016/j.mtchem.2021.100569

邓磊等(2017)碳纳米管/多孔石墨烯混合膜作为柔性超级电容器的无粘结电极J.胶体与界面科学学报494 355欧洲杯线上买球https://doi.org/10.1016/j.jcis.2017.01.062

程涛等(2017)高性能超级电容器的氮掺杂石墨烯泡沫/碳纳米管/锰氧化三元复合电极的合成和加载依赖性特性胶体与界面科学欧洲杯线上买球https://doi.org/10.1016/j.jcis.2017.04.039

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约翰·麦卡利斯

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约翰·麦卡利斯

约翰拥有伦敦帝国理工学院(Imperial College, London)的博士学位和6年的研究奖学金,并对写作充满热情。最近,他重新将自己的咨询业务完全集中在知识转移方面,充分利用自己在私人和公共部门都拥有的丰富职业生涯;学术界、工业界、商业支持、咨询和个人发展培训。前沿和中心是科学推广,今年muse已经批欧洲杯线上买球准了他的贡献“法医火灾碎片分析的机器学习”和“通过同位素示踪剂了解拉丁美洲和加勒比的水资源”等广泛的不同主题。

引用

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    麦卡利斯,约翰。(2021年10月26日)。电极应用:3D束状多壁碳纳米管超级电容器。AZoM。在11月14日,2021年11月14日从//www.wireless-io.com/article.aspx?articled=20891中检索。

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    麦卡利斯,约翰。电极应用:三维束状多壁碳纳米管超级电容器。AZoM.2021年11月14日。< //www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=20891 >。

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    麦卡利斯,约翰。电极应用:三维束状多壁碳纳米管超级电容器。AZoM。//www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=20891。(2021年11月14日生效)。

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    麦卡利斯,约翰。2021。电极应用:三维束状多壁碳纳米管超级电容器.viewed september 21, //www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=20891。

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