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数量:12 (4)DOI:。10.37532/0974——7540.22.12.4.248

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考虑灵活的超级电容器材料

*通信:

加里·查尔斯
编辑部,电化学的研究和评论,英国
电子邮件:electro.med@scholarres.org

文摘

柔性超级电容器是很吸引人的一个广泛的新兴便携式轻量级的消费设备。的一个灵活的电极或衬底材料结合结构的灵活性和固有的高功率密度的超级电容器是区分一个灵活的超级电容器。non-Faradaic柔性超级电容器可以使用能源存储过程的双电层电容器类型或感应电流的机制像Pseudocapacitors (pc)。本文考虑最近pseudocapacitive电极材料的进步,制造技术和新材料为双电层电容器,以及各种灵活的基质。在开发新材料未来的发展方向强调为了提高enerO7292022gy密度和成本效益的柔性超级电容器及其使用与锂离子电池。

介绍

灵活的能源存储设备的发展是至关重要的新一代可穿戴,紧凑,和便携式电子医疗、军事、民用、柔性显示等电话,健康跟踪设备、电脑、和电视。为此,柔性超级电容器比电池(LIBs)更有吸引力,因为他们结合固有的高功率密度(> 10千瓦/公斤),快速充电/放电功能,操作时间长,和机械的灵活性。传统的超级电容器是由外部的情况下,当前的收藏家金属箔片的形式,和正、负电极在电解液离子传输层隔开。高导电碳和灵活的网络作为柔性超级电容器电极和电流收集器。因此,柔性超级电容器是轻量级和简化的结构架构用于便携式电子设备。灵活的超级电容器,另一个重要区别传统超级电容器,每个组件(例如,电极和包装壳)是灵活的。这些柔性超级电容器通常分为电双层电容器极板)或Pseudocapacitors (pc)。储存能量,EDLCs雇佣non-Faradaic静电过程。他们通过积累工作费用在电解质和电极之间的界面,这通常是由碳基材料高的特定区域。电荷存储在个人电脑、电极的导电聚合物或金属氧化物采用感应电流的机制。

超级电容器材料的最新进展

最近,一系列新的pseudocapacitive电极材料进行了调查与提高的目标能源密度柔性超级电容器。电脑有更高的比EDLCs电荷存储能力,但受限于成本高和循环稳定性差。纳米氧化还原活性材料是呼吁个人电脑,因为他们可以增加活动网站的感应电流的氧化还原反应在电极/电解液界面改善电荷存储。为此,一大群过渡金属氧化物是很有前途的伪电容行为而闻名。从历史上看,几个二元金属氧化物(如氧化铁,RuO2, NiO, Co3O4, Mo2O3, V2O5,和汇总)展示了高能源和功率密度。汇总还显示承诺的环境友好,成本效益,比电容。然而,三元和高阶金属氧化物尤其有吸引力,因为他们提供更多网站伪电容氧化还原过程,允许更高的电容。因为它包含混合价金属、三元氧化物NiCo2O4是理想的支持多种电化学过程。NiCo2O4纳米晶体生长在各种基板,包括碳纤维纸张、泡沫镍和钛表,展示了良好的循环稳定性和电容。一个高度灵活的准固态超级电容器设备最近由夹层花形NiCo2O4纳米晶体在氧化石墨烯电极(去)衬底。设备展示了良好的循环稳定性,表明这种NiCo2O4-GO电极材料非常适合制造变量温度和高性能柔性超级电容器。因为他们的化学丰富表面积氧化还原反应,过渡金属硫属化合物(VS2、CuS、CoE2 NiE2, E =年代,Se),稀土金属硫化物(La2S3和Sm2S3),和layer-structured硫属化合物(二硫化钼和SnSe)形式另一类吸引柔性超级电容器的电极材料。由于巨大的湿化学合成技术的进步,三元材料和高阶chalcogenide-based最近成功地合成。这些材料也呼吁超级电容器电极,因为它们包含不同的金属离子,有利于丰富的氧化还原反应,可调层之间的差距,可以举办一个广泛的电解液中的离子,从而增加比电容。CuSbS2和CuSbSexS2-x mesocrystals为例,演示了特殊循环稳定在高电流密度,使它们适合快速充电的应用程序。

几项研究钼酸在金属异质结构进行,因为他们是符合成本效益,环保,具有高电化学性能。研究了钼酸盐与各种形态和成分,包括三维MnMoO4 / CoMoO4异质结构,CoMoO4-graphene复合材料,分层NiMoO4团簇,并NiMoO4纳米线。因为它的高表面积和导电性,NiMoO4促进增加电容的球形形貌。形态学的影响彻底调查使用shape-controlled CoMoO4纳米结构(如花椰菜、砖块和球)。材料的电荷存储能力取决于它的形态。shape-controlled钴钼酸完成柔性超级电容器装置演示了改进的稳定循环简历表现增加的数量。设备还发现是一种很有前途的候选人为高温超级电容器的应用程序。