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ChemCatChem:锌离子掺杂镍钴甘油纳米片用于高性能超级电容器

超级电容器因其高功率密度、快速充放电能力和长循环寿命,在各类技术应用中展现出巨大的潜力。然而,能量密度较低的问题一直限制着其实际应用。桂林电子科技大学孙立贤教授课题组通过元素掺杂和纳米结构的设计,制备了具有连续纳米片网络结构的ZnNiCo-G-H电极材料,显著提升了超级电容器的电化学性能,为高性能超级电容器电极材料的设计和合成提供新的策略。

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超级电容器是一种介于传统电容器和电池之间的新型储能器件,具有高能量密度、高功率密度和长循环寿命的特点,广泛应用于电动和混合动力汽车、工业设备等领域。然而,超级电容器的能量密度较低、成本较高、电极材料的循环稳定性和安全性问题仍需解决。新型电极材料的开发及其形貌调控对于进一步提升超级电容器的性能具有重要的意义。特别是,纳米片结构能够提供充足的活性位点并促进氧化还原反应,在提高电化学储能方面发挥着至关重要的作用。


最近,桂林电子科技大学孙立贤教授、褚海亮研究员、王庆勇副教授团队利用双金属甘油球作为模板,通过水解和锌离子原位掺杂,合成了一种三元金属复合材料(ZnNiCo-G-H)。该电极材料在1 A/g的电流密度下具有1145 F/g的比容量以及良好的倍率性能。将ZnNiCo-G-H作为正极、与活性炭作为负极组装的非对称超级电容器显示出1.65 V的宽电位窗口,在825 W/kg的功率密度下实现了40 Wh/kg的高能量密度,并且经过5000次充放电循环后仍可保持93.8%的电容保持率,表现出优异的循环稳定性。连续的超薄纳米片网络结构使其具有较大的表面积,优良的电子传导性和离子传输性能,促进了电荷转移,增强了电化学反应的速率和效率。同时,锌离子的引入优化了电极材料的电子结构,扩展了电位窗口,从而实现了出色的电化学性能。研究成果表明,这种新型电极材料在电化学储能设备中具有较大潜力。

文信息

Zinc Ions Doping in Layered Bimetallic Nickel-Cobalt Glycerol Nanosheets for Enhanced Electrochemical Performance of Supercapacitors

Lingling Zhang, Yumei Luo, Dan Wei, Shujun Qiu, Fen Xu, Weiping Cao, Qingyong Wang, Lixian Sun, Hailiang Chu


ChemCatChem

DOI: 10.1002/cctc.202400604


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