電紡Fe2MoC/C納米纖維用作高性能超級電容器的電極材料

DOI:10.1016/j.jpowsour.2020.227802

近年來，雙金屬碳化物在儲能應用領域引起了廣泛的關注。本文首次采用簡易靜電紡絲方法成功合成了一維Fe2MoC/CNFs（Fe2MoC/C納米纖維）。為了獲得Fe2MoC納米顆粒與納米碳纖維之間最完整的結構，研究者探索了碳化處理過程中的最佳升溫速率。Fe2MoC/CNFs在800℃下以5℃/min的升溫速率呈現出完整的一維結構。實驗結果表明，當電流密度為1 A/g時，Fe2MoC/CNFs具有196.9 m2/g的高比表面積和347.8 F/g的高比容容，在1 A/g～40 A/g范圍內，電容保持率達91%，循環穩定性好，5000次循環后電容保持率約為85.6%，庫侖效率約為100%。以Fe2MoC/CNFs為正極的非對稱超級電容紐扣電池裝置，在功率密度為300 W/kg時，能量密度為14.5 Wh/kg，并在5000次循環后循環壽命保持率高達93%。Fe2MoC/CNFs復合材料具有優異的電化學性能，是制備高效超級電容器的理想材料。

圖1.（a）不同升溫速率的Fe2MoC/CNFs復合材料的XRD圖，（b）Fe2MoC/CNFs-5的TG曲線和衍生產物的XRD圖，（c）具有不同升溫速率的Fe2MoC/CNFs的拉曼光譜。

圖2.Fe2MoC的XPS光譜。（a）寬掃描XPS光譜，（b）Fe 2p，（c）Mo 3d，（d）C 1s。

圖3.Fe-Mo/PVP前驅體（a）和穩定化產物（b）的SEM圖像，Fe2MoC/CNFs-2（c）、Fe2MoC/CNFs-5（d）（e）、Fe2MoC/CNFs-8（f）的SEM圖。

圖4.Fe2MoC/CNFs-5（a）（b）的TEM圖像，Fe2MoC/CNFs-5（c）的HRTEM圖像。

圖5.不同升溫速率下Fe2MoC/CNFs的N2吸附等溫線（a）和孔徑分布（b）。

圖6.三系統的電化學性能。（a）比較升溫速率不同的Fe2MoC/CNFs的CV曲線，（b）比較升溫速率不同的Fe2MoC/CNFs的GCD曲線，（c）Fe2MoC/CNFs-5的CV曲線和（d）GCD曲線，（e）在不同電流密度下的比電容保持率，（f）EIS光譜圖，（g）不同升溫速率的Fe2MoC/CNFs的電容貢獻率，（h）5000個循環的循環穩定性和庫侖效率。

圖7.ASC紐扣電池裝置的電化學性能。（a）CV曲線，（b）GCD曲線，（c）Ragone圖，（d）5000次循環后的循環穩定性。