海参状g-MnS/碳纳米管纳米复合材料:柔性全固态超级电容器

0 下载量 117 浏览量 更新于2024-08-27 收藏 2.2MB PDF 举报
"这篇研究论文详述了一种简便的方法来合成海参状g-MnS/碳纳米管纳米复合材料,并将其应用于柔性全固态超级电容器。通过两步水热法制备的g-MnS@CNT混合纳米复合材料在超级电容器中表现出优异的电化学性能,具有高比电容(641.9 F/g @ 1 A/g)和出色的循环稳定性(3000次循环后保持94.6%的容量)。这些性能优于纯碳纳米管和g-MnS纳米粒子。此外,所制备的全固态超级电容器展示出显著的比电容(263.5 F/g @ 1 A/g),高电容保持率,以及在功率密度为0.5 kW/kg时高达36.6 Wh/kg的能量密度。设备在弯曲或扭曲条件下仍能保持良好的超级电容器性能。" 这篇论文的核心知识点包括: 1. 纳米复合材料:研究涉及了g-MnS(γ-硫化锰)与碳纳米管(CNTs)的复合,这种复合材料能够提升材料的电化学性能,使其适用于超级电容器的电极材料。 2. 海参状结构:g-MnS/碳纳米管纳米复合材料的特殊形状,模仿了海参的形态,这种结构可能有助于增加表面积,进而提高电容存储能力。 3. 两步水热法:这是一种合成纳米复合材料的简便方法,通过水热反应,可以在温和条件下控制材料的形貌和结构,确保材料的均匀性和一致性。 4. 超级电容器:是一种能量储存装置,其工作原理基于表面电荷存储,而不是电池的化学反应,因此具有快速充放电能力和长寿命。 5. 比电容:是衡量超级电容器性能的关键参数,表示单位质量的电容器所能存储的电荷量,论文中提到的641.9 F/g @ 1 A/g表示在特定电流密度下很高的储能能力。 6. 循环稳定性:超级电容器在多次充放电循环后的容量保持能力,94.6%的保留率表明材料具有很好的耐久性。 7. 全固态设计:全固态超级电容器采用固体电解质,提高了安全性,同时降低了泄露风险,适合于可穿戴设备和柔性电子设备。 8. 能量密度与功率密度:36.6 Wh/kg的能量密度和0.5 kW/kg的功率密度,反映了该超级电容器在快速充放电条件下的能量输出能力,对于便携式电子设备尤其重要。 9. 机械稳定性:设备即使在弯曲或扭曲的情况下仍能保持高性能,这体现了其在柔性电子应用中的潜力。 这些研究成果为开发高性能、耐久且适用于柔性电子设备的超级电容器提供了新的思路和材料选择。