超级电容器是主要的储能装置之一。近年来,电纺纳米纤维因其高比表面积、高孔隙率、柔性和抗聚集性而成为一种很有前景的超级电容器电极。本工作研究了静电纺丝参数和镍前驱体对静电纺丝氧化镍(NiO)纳米结构的影响,以及对其作为超级电容器电极的电化学性能的影响。与使用硝酸镍的情况相比,在NiO的缩聚和煅烧过程中,增加醋酸镍摩尔浓度可以保持初纺样品的柔性纤维片形态。因此,由醋酸镍(NiO-A)衍生的NiO纳米纤维柔性电极表现出比硝酸镍衍生的NiO更好的电化学性能值。为了进一步提高电化学存储性能,研究者将NiO-A纳米纤维与单壁碳纳米管(CNTs)结合作为杂化电极。在半电池和全电池结构中,由于NiO-A纳米纤维和CNTs之间的协同效应,杂化电极显示出比NiO-A纳米纤维更高且更稳定的面电容。总之,这项工作证明了杂化电极与电纺NiO-A纳米纤维和CNTs相结合用于超级电容器的潜力。
图1.使用静电纺丝合成NiO纳米纤维的示意图。
图2.(a,b)NiO-N煅烧前后的SEM图像,前体NiN浓度为0.1mol/L。(c,d)NiO-A煅烧前后的SEM图像,前体NiAc浓度为0.5mol/L,其中纳米纤维是在24kV下静电纺丝制备而成的,两种样品的PVA浓度均为8%。(e,f)煅烧前后NiO-A纳米纤维的尺寸分布。
图3.(a,b)NiO-N和NiO-A煅烧前后的拉曼光谱及其初始成分。(c)NiO-N和NiO-A的XRD光谱。
图4.NiO-N和NiO-A半电池的电化学存储性能比较:(a)CV曲线,(b)CD曲线,(c)电容与面电流之间的函数关系,(d)EIS奈奎斯特图。
图5.NiO-A、CNT和NiO-A+CNT半电池的电化学存储性能比较:(a)CV曲线,(b)CD曲线,(c)电容与面电流之间的函数关系,(d)EIS奈奎斯特图。
图6.NiO-A//CNT和NiO-A+CNT//CNT作为两种全电池的电化学存储性能比较:(a)CV曲线,(b)CD曲线,(c)电容与面电流之间的函数关系,(d)EIS奈奎斯特图。