摘要：水系超级电容器具有能量密度高,循环稳定性好,安全性高等优势,但低能量密度阻碍了其进一步应用.通过一种简单有效的方法得到具有高能量密度和宽电压的水系超级电容器依旧面临挑战.本工作设计了一种三氧化二钒/碳纳米空心球(H-V_(2)O_(3)/C)电极,并将其应用于水系超级电容器.碳的引入可以提高材料的导电性和稳定性,同时空心结构有利于提高电化学活性面积,提供快速的离子传输通道.此外,这种集成电极可同时工作于正极和负极电压窗口.因此,H-V_(2)O_(3)/C集成电极在-1.1–1.3 V的电压窗口下具有708.6 F g^(-1)的比容量.基于其多重储能机制,得到的水系对称超级电容器比传统的(非)对称超级电容器具有更高的电压窗口和能量密度.在2.4 V的宽电压下工作,当功率密度为1204.6 W kg^(-1)时具有96.8 W h kg^(-1)的高能量密度,同时具有优良的循环稳定性.本研究对电极材料的设计和制备具有一定的启发意义,为开发宽电压水系超级电容器开辟了一条新途径.

摘要：混合金属氧化物具有优异的电化学活性,在高性能超级电容电极领域具有广阔的应用前景.然而,电极内离子动力学和电子动力学的迟滞从根本上限制了其电化学性能的进一步提高.为了弥补这一不足,本文通过原位化学反应在自支撑碳纳米管薄膜(CNTF)表面生长四元过渡金属氧化物纳米片(Ni-Co-Mn-MoNS),并进一步在纳米片上沉积碳纳米管导电网络(CNTN),得到了具有"三明治"结构的多孔柔性电极薄膜(CNTF/Ni-Co-Mn-MoNS/CNTN).得益于高电化学活性四元金属氧化物纳米片和碳纳米管(CNT)的协同作用以及合理的分层设计,该柔性电极拥有出色的储能性能,在1molL^-1KOH中能达到15.39Fcm^-2(2243.42Fg^-1)的高比面积电容,优于大多数已报道的柔性电极.基于CNTF/Ni-CoMn-MoNS/CNTN电极的非对称柔性超级电容器拥有优异的电化学性能,其稳定的输出电压为1.5V,比电容可达3738.12mFcm^-2,对应于1.17mWhcm^-2的高能量密度.此外,超级电容器具有出色的柔韧性和稳定性,即使在180°弯曲下也能稳定工作,并且在高电流密度下经过10000次充放电循环后其比电容仍能保持87.87%.这种独特的设计为高性能柔性储能器件的发展开辟了新的方向.

摘要：近年来,柔性化、微型化、集成化能量转换和储存器件引起人们的广泛关注,其中电极材料发挥着举足轻重的作用.一种电极材料通常只能满足一种特定能源器件的需求,如何通过电极材料的结构化设计,获得一种能同时满足两种或两种以上能源器件的共用电极,对于高性能集成器件具有重要意义.本文基于化学气相沉积法生长的连续石墨烯中空纤维,通过对管内选择性修饰,报道了一端生长聚苯胺、另一端生长铂纳米颗粒的局域功能化石墨烯纤维.其中,聚苯胺/石墨烯纤维可作为纤维状超级电容器的电极,器件的比容量达到284 m F cm-2;铂/石墨烯纤维部分可取代传统的铂丝对电极,用于染料敏化太阳能电池,能量转换效率为4.73%.以该区域功能化石墨烯纤维作为共用电极,所发展的太阳能电池/超级电容器集成器件的总能量转换和储存效率达到3.07%,明显高于其他已报道的纤维状能量转换和储存集成器件.另外,利用该方法能够进一步在连续中空石墨烯管内修饰其他活性材料,从而应用于其他柔性可穿戴电子器件领域.

摘要：双功能NiCo2S4多面体结构具有优异的电化学性能,适用于超级电容器和锂离子电池.本文采用水热方法合理设计并成功合成了具有高表面积、稳定结构、良好结晶性的NiCo2S4多面体结构.其特定的多面体结构具有离子反应的活性位点和足够的离子传输空间,因此可实现包括高比电容、良好的速率能力和循环稳定性在内的优异电化学性能.作为超级电容器的NiCo2S4电极在1 A/g时具有1298 F/g的比电容,在20 A/g时具有80.4%电容保持率. 8000次循环后电容仍保持90.44%.此外,NiCo2S4作为锂离子电池的阳极,在0.5 C时具有807.6和972.8 m Ah/g的初始充电/放电能力.该工作为下一代储能应用中组装具有出色电化学性能的电极和器件提供了一条可行的途径.