超級電容器是主要的儲能裝置之一。近年來,電紡納米纖維因其高比表面積、高孔隙率、柔性和抗聚集性而成為一種很有前景的超級電容器電極。本工作研究了靜電紡絲參數和鎳前驅體對靜電紡絲氧化鎳(NiO)納米結構的影響,以及對其作為超級電容器電極的電化學性能的影響。與使用硝酸鎳的情況相比,在NiO的縮聚和煅燒過程中,增加醋酸鎳摩爾濃度可以保持初紡樣品的柔性纖維片形態。因此,由醋酸鎳(NiO-A)衍生的NiO納米纖維柔性電極表現出比硝酸鎳衍生的NiO更好的電化學性能值。為了進一步提高電化學存儲性能,研究者將NiO-A納米纖維與單壁碳納米管(CNTs)結合作為雜化電極。在半電池和全電池結構中,由于NiO-A納米纖維和CNTs之間的協同效應,雜化電極顯示出比NiO-A納米纖維更高且更穩定的面電容。總之,這項工作證明了雜化電極與電紡NiO-A納米纖維和CNTs相結合用于超級電容器的潛力。
圖1.使用靜電紡絲合成NiO納米纖維的示意圖。
圖2.(a,b)NiO-N煅燒前后的SEM圖像,前體NiN濃度為0.1mol/L。(c,d)NiO-A煅燒前后的SEM圖像,前體NiAc濃度為0.5mol/L,其中納米纖維是在24kV下靜電紡絲制備而成的,兩種樣品的PVA濃度均為8%。(e,f)煅燒前后NiO-A納米纖維的尺寸分布。
圖3.(a,b)NiO-N和NiO-A煅燒前后的拉曼光譜及其初始成分。(c)NiO-N和NiO-A的XRD光譜。
圖4.NiO-N和NiO-A半電池的電化學存儲性能比較:(a)CV曲線,(b)CD曲線,(c)電容與面電流之間的函數關系,(d)EIS奈奎斯特圖。
圖5.NiO-A、CNT和NiO-A+CNT半電池的電化學存儲性能比較:(a)CV曲線,(b)CD曲線,(c)電容與面電流之間的函數關系,(d)EIS奈奎斯特圖。
圖6.NiO-A//CNT和NiO-A+CNT//CNT作為兩種全電池的電化學存儲性能比較:(a)CV曲線,(b)CD曲線,(c)電容與面電流之間的函數關系,(d)EIS奈奎斯特圖。