哈工大《Energy Technol》：炭黑/垂直石墨烯/MnO2纳米片复合颗粒，用于高性能超级电容器

成果简介

将碳基板材料与赝电容材料复合是制备高性能超级电容器材料的重要策略。纳米炭黑（CB）因其成本低、导电性高、铺展性好、吸附电解质、降低粘合剂消耗、调节电极孔径和比例以及高压操作等优点，被广泛用作储能装置中的导电添加剂。然而，将炭黑用作制备复合活性材料的基底材料的研究却很少。本文，哈尔滨工业大学Jie Yu等研究人员在《Energy Technol》期刊发表名为“Nano Carbon/Vertical Graphene/MnO2 Nanosheets Composite Particles for High-Performance Supercapacitors”论文，研究在此，通过化学气相沉积法在炭黑表面生长垂直石墨烯纳米片，开发了一种表面改性炭黑。

在改性炭黑上生长MnO2纳米片后，获得的纳米复合材料具有高比电容、速率性能和循环稳定性。组装的对称超级电容器在181W kg -1的功率密度下获得54Wh kg -1的高能量密度。系统的实验研究表明，垂直石墨烯纳米片对炭黑的表面改性具有优异的性能优势，从而提高了整个电极的导电性、热稳定性和孔结构。这种方法对于开发高性能超级电容器的新材料具有很大的前景。

图文导读

图1.a) 说明材料制备的示意图。b) CB、c) CB-G、d) CB/MnO2  3h和e) CB-G/MnO2  3h的SEM 图像。

图2、CB、CB-G、CB/MnO2  3h和CB-G/MnO2  3h的表征。

图3、CB-G/MnO2  3h的TEM光谱。

图4、三电极体系中CB、CB-G、CB/MnO 2  3h和CB-G/MnO 2 3h电极的电化学表征。

图5、CB-G/MnO2  3h电极制备的对称超级电容器的电化学表征

图6、a) CB/MnO 2和 b) CB-G/MnO 2在性能机制上的示意图比较。c) CB 和 d) CB-G 在不同聚合之间的连接上的比较。

小结

组装的对称超级电容器在181Wkg -1的功率密度下获得54Wh kg -1的高能量密度. 垂直石墨烯纳米片的生长通过改善复合材料的电导率、热稳定性和孔结构，为提高电化学性能做出了巨大贡献。这项工作对于为超级电容器和其他能源器件的高性能电极材料的制备提供新途径具有重要意义。

文献：https://doi.org/10.1002/ente.202100884