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双金属氧化物具有突出的赝电容特性,在超级电容器中得到了广泛关注。目前,武汉大学物理科学与技术学院潘春旭课题组利用碳纳米球修饰NiCo2O4,成功制备了一种碳纳米球(CNS)/NiCo2O4核壳结构,显著提升了NiCo2O4的超级电容器特性,相关成果发表在《Scientific Reports》(2015,5: 12903 (1-8)))上。
具有尖晶石结构的NiCo2O4具有很多突出的优点,例如:非常高的理论比容量(超过3000F/g)、循环稳定性好、低廉的价格、来源丰富以及环境友好等优点。但是NiCo2O4的缺点是相对较差的导电性和较小的比表面积,使其实际电容量远小于理论容量。为了解决上述问题,课题组博士研究生黎德龙等人提出了一种新型的碳纳米球(CNS)/NiCo2O4核壳结构的制备方法。在这种新型复合结构中,以碳纳米球(CNS)为核心,外面包覆NiCo2O4壳层。将其用于超级电容器电极材料,实验结果显示这种复合材料在大的充放电电流密度下,显示非常高的比电容和优异循环稳定性。
这项研究显著改善了NiCo2O4壳层的电化学特性,其作为电极材料的性能有显著的提升。由于碳纳米球(CNS)的良好导电性加速了电化学反应过程中的电子传输,以及独特核壳结构为电极反应提供了更多的活性反应位,有效地阻止在电化学反应过程中NiCo2O4发生团聚,确保电极材料充分接触电解液,因此使得这种核壳结构微米球显示出了优异的超级电容器性能。
以下附图及相关说明:
图1 CNS/NiCo2O4核壳结构复合材料的SEM形貌
图2 CNS)/NiCo2O4核壳结构的(a)低倍和(b)高倍HRTEM图像;(c)TEM图像;(d) FFT图像
图3 (a) 不同电压速率的循环伏安曲线;(b) 不同电流密度的恒流充放电曲线;(c)比容量随电流密度变化曲线; (d) 10A/g充放电电流密度下的循环性能曲线
文章链接:http://www.nature.com/articles/srep12903
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