超级电容器能量密度的提高往往带来功率密度和循环寿命的降低,如何兼顾三者性能一直是具有挑战性的研究,尚有许多科学问题未能解决。本项目拟探索碳纳米管@MnO2@石墨烯核壳包裹结构的可控制备及其电化学电容行为研究。以碳纳米管搭建多孔网络骨架,原位生长金属氧化物,随后包裹表面开孔的还原石墨烯,形成结构稳定的包裹结构。表面开孔石墨烯的包裹将显著提高结构稳定性,有利于氧化物高密度组装结构的构建;同时进一步改善与金属氧化物的二维平面接触,便利于电荷快速传输;并且有效避免包裹层对电解质与氧化物的阻隔负面作用。基于此三元包裹电极体系,有效地兼顾电极材料孔隙率、高比表面积、高导电率、高结构稳定性等结构性能特征,有望获得能量密度、功率密度和使用寿命的统一。项目研究将探索三元体系电化学电容行为协同增强机制,揭示其比电容、结构稳定性等宏观电学性能的微观作用机制,建立高性能电极材料的结构模型。
英文主题词supercapacitor;carbon nanotube;graphene;MnO2;transition metal compounds