自支撑复合碳电极：金属纤维-碳纳米管-碳气凝胶的电容储能研究

"金属微纤-碳纳米管-碳气凝胶自支撑复合碳电极的制备及其电容储能性能研究" 这篇论文深入探讨了一种新型的电极材料——金属微纤-碳纳米管-碳气凝胶自支撑复合碳电极的制备方法及其在电容储能方面的优秀性能。该研究由方玉珠、姜芳婷和路勇等人共同完成，受到了高等学校博士学科点专项科研基金和国家自然科学基金的支持。 研究中，研究人员选用8um-Ni金属纤维作为基础材料，因其独特的三维开放网络结构，为后续处理提供了理想的平台。他们利用催化化学气相沉积技术，在金属纤维表面成功生长了碳纳米管（CNTs）。CNTs作为纳米导线，能有效提升电极的电导率，增强电子传输效率。接下来，通过涂覆聚酰亚胺并进行高温石墨化，形成了碳气凝胶（CAGs），这一步骤为电极提供了大量的离子存储空间，增大了电极的比表面积。 所制得的自支撑CAGs-CNTs复合电极材料，具有显著的层次结构，从宏观到介观再到纳米，这种多尺度结构有利于电解质离子的快速扩散和电荷的高效存储。在CNTs与Ni金属纤维的质量比为1:1的情况下，CAGs负载量达到约42wt%，表明材料的结构设计和制备工艺的成功。 在电化学性能测试中，这种复合电极材料展现出了卓越的电容性能。在1 mV/s的扫描速率下，比电容可高达359 F/g，这意味着它具有很高的能量存储能力。此外，电极材料还表现出良好的化学稳定性，在100 mV/s的扫描速率下，经过1000次充放电循环，比电容仅在前300次循环中衰减7.5%，之后保持稳定，证明其在实际应用中的持久性。 关键词涵盖了物理化学、镍纤维、碳纳米管、碳气凝胶、电极材料和电容器，这些关键词揭示了研究的核心内容和技术路线。论文的发表表明，这种新型复合电极材料对于提升超级电容器的性能具有重大意义，未来可能广泛应用于能源储存系统，如电动汽车、再生能源存储等领域。 总结来说，这篇论文通过创新的制备工艺，成功研发了一种高效、稳定的电极材料，其在电容储能方面展现出的高性能，预示着在能源领域的广泛应用潜力。同时，这也为电化学储能材料的设计和优化提供了新的思路。