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研究人员开发新一代低成本超级电容器薄膜电极

研究人员开发新一代低成本超级电容器薄膜电极

(图源:阿肯色大学小石城分校官网)

据外媒报道,阿肯色大学小石城分校(University of Arkansas at Little Rock )研究人员开发出一种低成本工艺,使用钴金属络合物和聚吡咯导电聚合物,制造高功率、低成本的超级电容器薄膜电极材料。

超级电容器是可充电储能设备,与传统电池相比,可以更快地提供高功率密度电荷。A它的优点是充电速度快,在数百至数千次充电循环后,仍能保持存储容量。超级电容器广泛应用于各种领域,包括电动车辆的再生制动系统、无线通信和高功率激光器。但是,电极材料的高成本阻碍这类器件的广泛使用。因此,开发高电容材料(改善充放电循环),同时降低材料成本,非常重要。

聚吡咯(PPY)材料可以提高电容效率,因此获得科学界的广泛关注。在各类导电聚合物中,聚吡咯因其导电性高、成本低、易合成等优点,成为最有前途的导电聚合物。此外,PPy材料还表现出优异的氧化还原可逆性和环境稳定性。在本次研究中,研究人员将所制备的钴(III)络合物和聚吡咯(PPY)复合薄膜(CoN4-PPy),电化学沉积到玻璃碳工作电极表面。循环伏安法研究表明,与碱性和有机溶液相比,CoN 4 -PPy在酸性电解液中的电荷储存性能表现突出。

比电容增加的另一个原因可能在于薄膜制备方法。常见的制备技术有两种:化学沉淀和电化学沉积。在第一种方法中,颗粒附聚和粘合剂问题阻碍材料的制备,因为材料的有效表面积减少,增加了内电阻,导致比电容较低。本次研究使用电化学沉积方法,将CoN 4分散到整个PPy薄膜,有效表面积很大。因此,该材料能够产生具有大比电容的高电流密度。

领导这项研究的化学教授Anindya Ghosh博士说:“在工业应用中,我们可以使用低成本材料,通过简单的技术,在不到一小时的时间内,为高性能超级电容器制造薄膜电极,从而显著加快工艺流程,降低合成成本。”研究人员认为,他们的工作可以帮助科学界,甚至超出超级电容器电极领域,有望改变各种实际应用。

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