超级电容器作为一种储能器件,具有功率密度高、循环耐久性好、工作温度范围宽等优点,被认为是一种极有前途的储能技术。一般说来,超级电容器可分为双电层电容器(EDLC)和赝电容器,它们分别通过静电积累和可逆法拉第氧化还原反应储能。虽然在过去的几十年里超级电容器已经取得了很大的进展,但低能量密度仍然是其未来应用中需要关注的问题。
近日,北京科技大学巨新教授,万初斌副教授报道了通过对Ni/Zn基有机骨架(Ni/Zn-MOF)的优化退火,成功制备了一种Ni/ZnO纳米海绵。
文章要点
1)退火后的MOF为稳定的碳结构提供了3D互连,并防止了充放电过程中的结构坍塌。此外,退火导致本征Ni3+进入NiO纳米粒子表面,提供了更多的反应活性中心。而ZnO中的氧空位以及NiO和ZnO之间的异质界面则促进了电荷转变。
2)基于上述优点,Ni/ZnO纳米复合材料表现出优异的超级电容器电催化性能。在电流密度为1 A g−1时,电极的比电容可达807 F g−1。在10 A g−1下循环5000次后,循环稳定性仍保持在初始比容量的86%。当功率密度为398 W kg−1时,所制备的非对称超级电容器的能量密度为30.6 Wh kg−1。
参考文献
Tang, A., Wan, C., Hu, X. et al. Metal-organic framework-derived Ni/ZnO nano-sponges with delicate surface vacancies as anode materials for high-performance supercapacitors. Nano Res. (2021).
DOI:10.1007/s12274-021-3341-z
https://doi.org/10.1007/s12274-021-3341-z