Creation of pseudocapacitive material complexed with graphene oxide for supercapacitor

用于超级电容器的与氧化石墨烯复合的赝电容材料的制备

• 批准号: 18F18369
• 负责人: 官 国清
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Hirosaki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-11-09 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18F18369/
• 关键词: スーパーキャパシタ; 擬似容量性電極材料; エネルギー密度; パワー密度; サイクル安定性; 非対称スーパーキャパシタ装置; 金属酸化物電極; 金属硫化物電極

スーパーキャパシタ用擬似容量性電極材料のエネルギー密度及び長期サイクル安定性の改善に向けて、本年度では便利なドロップキャスティング法を用いて、優れた金属伝導性、親水性表面および表面酸化還元特性を有するTi3C2Tx-MXene疑似容量電極材料をフレキシブル酸処理炭素繊維（ACF）に担持し、Ti3C2Tx/ACF負極を得られた。4 mA/cm2で246.9 F/g (197.5 mF/cm2)の優れた比静電容量、5000回の充電/放電サイクルで96.7％の容量保持を示した。一方、2D rGOは、簡単なディップドライプロセスによってACFに堆積されだ後、水熱法を用いてスピネルNiCo2O4ナノスパイクをrGO/ACFに更に担持し、電池型のNiCo2O4@rGO/ACF正極が得られた。その電極は3 mA/cm2で1487 F/g (458.3 mA h/g)の比静電容量、10000回の充電/放電サイクルで88.2％のサイクル安定性を示した。さらに、広い電圧ウィンドウを備えた負極側に疑似容量性材料Ti3C2Tx/ACFを使用し、電気化学的活性が高い正極側に電池型のNiCo2O4@rGO/ACFを使用し、柔軟な全固体ハイブリッドスーパーキャパシタ（FHSC）デバイスを組立し、5 mA/cm2の電流密度で2.32 F/cm3 (141.9 F/g)の優れた体積静電容量、44.36 Wh/kg (0.72 mWh/cm3)の高いエネルギー密度、985 W/kg (16.13 mW/cm3) パワー密度、4500回の充電/放電サイクルで90.48％のサイクル安定性を達した。したがって、疑似容量性材料Ti3C2Tx/ACF負極は炭素ベースの電極を代わる可能性があり、それを電池型NiCo2O4@rGO/ACF正極と組み合わせると、スーパーキャパシタのエネルギー密度を強化することを可能になる。

To improve the energy density and long-term cycle stability of the pseudocapacitive electrode material for supercapacitors, this year, Ti3C2Tx-MXene pseudocapacitive electrode material with excellent metal conductivity, hydrophilic surface and surface oxidation-reduction properties were carried on flexible acid-treated carbon fiber (ACF) using a convenient drop casting method this year to obtain a Ti3C2Tx/ACF负电极。它显示出4 mA/cm2的出色比电容（197.5 MF/cm2），在5000电荷/放电周期上保持了96.7％的容量保留。另一方面，通过简单的浸入过程将其沉积在ACF上后，使用热液方法在RGO/ACF上进一步支持了尖晶石NICO2O4纳米弹药，从而产生了电池型NICO2O4@rgO/acf阳性电极。该电极在3 mA/cm2时表现出1487 f/g（458.3 mA h/g）的特异性电容，在10,000电荷/放电周期内，循环稳定性为88.2％。此外，假能材料TI3C2TX/ACF在带有宽电压窗口的阳极侧使用，并且电池类型的NICO2O4@RGO/ACF在积极的一侧使用高电化学活动，具有高电化学活性，并具有柔性的所有固体混合型号2. F/cm3（141.9 f/g）的电流密度为5 mA/cm2，高能密度为44.36 WH/kg（0.72 mWh/cm3），功率密度为985 W/kg（16.13 mw/cm3），周期稳定性为4500 cyccys cycc and cyccy cycc and cyc cy cyc cyc cycm cycm cm3/cm2。因此，假能映射TI3C2TX/ACF负电极可以替代碳基电极，当与电池类型的NICO2O4@RGO/ACF阳性电极结合使用时，该电极允许增强超级电容器的能量密度。