可充電水系鋅離子電池因成本低、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)成為目前電化學(xué)儲能領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。然而鋅離子電池中高容量、長循環(huán)壽命的陰極材料的開發(fā)仍然是一大難題。為了解決這一問題,本文中通過直接利用鋅片做陽極和集流體,采用高比表面積的三維多孔活性炭(3DAC)做陰極構(gòu)筑了一種鋅離子混合電容器(ZIHC)。該ZIHC器件表現(xiàn)出了優(yōu)異的電化學(xué)性能,具有目前文獻(xiàn)報(bào)道的ZIHC最高的213 mAh·g^-1比容量,展示出164Wh·kg^-1的高能量密度和9.3kW·kg^-1的高功率密度以及優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性(10 A·g^-1下循環(huán)20000圈之后,容量保持率為90%,庫倫效率接近100%)。我們認(rèn)為這種采用高比表、三維多孔活性炭(3DAC)做陰極構(gòu)筑的安全、高性能以及長壽命的水系鋅離子混合電容器將為下一代高性能儲能器件的開發(fā)提供新的研究思路。

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【部分圖文】：

圖4(a)原始鋅片與循環(huán)后鋅片的XRD圖；(b,c)原始鋅片與循環(huán)后鋅片的SEM圖

為探究3DAC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，對其進(jìn)行了TEM表征(圖2a,b),TEM中可以看出3DAC為三維結(jié)構(gòu)，多孔且分布均勻。圖2c的XRD圖譜中，在23°和42°左右分別觀察到一個(gè)寬峰和一個(gè)微弱的峰，反映了其結(jié)構(gòu)為典型的無定型碳結(jié)構(gòu)。圖2d所示的拉曼光譜中，在1350和1560cm-1左....

圖1ZIHC裝置結(jié)構(gòu)及工作示意圖

圖1ZIHC裝置結(jié)構(gòu)及工作示意圖我們對構(gòu)建的Zn陽極、ZnSO4電解液、3DAC陰極(3DAC//ZnSO4(aq)//Zn)的儲能體系進(jìn)行了電化學(xué)性能研究。圖3a,b中的循環(huán)伏安測試(CV)以及恒流充放電測試(GCD)曲線表示3DAC//ZnSO4(aq)//Zn在0.1-1....

圖23DAC的(a,b)TEM圖，(c)XRD圖，(d)Raman譜圖，(e)N2吸脫附等溫曲線和(f)孔徑分布圖

我們對構(gòu)建的Zn陽極、ZnSO4電解液、3DAC陰極(3DAC//ZnSO4(aq)//Zn)的儲能體系進(jìn)行了電化學(xué)性能研究。圖3a,b中的循環(huán)伏安測試(CV)以及恒流充放電測試(GCD)曲線表示3DAC//ZnSO4(aq)//Zn在0.1-1.7V的電壓窗口范圍內(nèi)能夠穩(wěn)定工....

圖3ZIHC的電化學(xué)性能表征

本文編號：3922845