基于垂直排列碳纳米纤维包覆金刚石的类电池超级电容器：设计与演示
应用物理
2018-01-31 v1 材料科学
摘要
类电池超级电容器具有高功率和能量密度以及长期的电容保持率。因此，所用电容电极最好具有大表面积、高导电性、高稳定性，且重要的是无粘结剂。在此，采用垂直排列碳纳米纤维（CNFs）包覆硼掺杂金刚石（BDD）作为电容电极来构建类电池超级电容器。通过热化学气相沉积技术生长，这些 CNFs/BDD 杂化薄膜无粘结剂且具多孔结构，从而具有大表面积。同时，CNFs/BDD 内部包含的石墨烯层和铜金属催化剂使其具有高导电性。随后分别在惰性电解质（1.0 M H2SO4 溶液）和氧化还原活性电解质（1.0 M Na2SO4 + 0.05 M Fe(CN)63-/4-）中构建了双电层电容器（EDLCs）和赝电容器（PCs）。对于组装的双电极对称超级电容器器件，EDLC 和 PC 器件在 10 mV s-1 下的电容分别达到 30 和 48 mF cm-2。即使在 10 000 次循环后它们仍保持不变。EDLC 和 PC 器件的功率密度分别为 27.3 kW kg-1 和 25.3 kW kg-1，其能量密度分别为 22.9 Wh kg-1 和 44.1 Wh kg-1。所构建 EDLC 和 PC 器件的性能可与市售电池媲美。因此，垂直排列 CNFs/BDD 杂化薄膜是构建面向柔性功率器件的高性能类电池及产业化超级电容器的合适电极材料。
引用
@article{arxiv.1801.09763,
title = {Battery-like Supercapacitors from Vertically Aligned Carbon Nanofibers Coated Diamond: Design and Demonstrator},
author = {Siyu Yu and Nianjun Yang and Michael Vogel and Soumen Mandal and Oliver A. Williams and Siyu Jiang and Holger Schönherr and Bing Yang and Xin Jiang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1801.09763},
year = {2018}
}