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(chǔ)能領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。然而鋅離子電池中高容量、長(zhǎng)循環(huán)壽命的陰極材料的開(kāi)發(fā)仍然是一大難題。為了解決這一問(wèn)題,本文中通過(guò)直接利用鋅片做陽(yáng)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(kù)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(zhǎng)壽命的水系鋅離子混合電容器將為下一代高性能儲(chǔ)能器件的開(kāi)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(duì)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(wú)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(duì)構(gòu)建的Zn陽(yáng)極、ZnSO4電解液、3DAC陰極(3DAC//ZnSO4(aq)//Zn)的儲(chǔ)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(cè)試(CV)以及恒流充放電測(cè)試(GCD)曲線(xiàn)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(xiàn)和(f)孔徑分布圖

我們對(duì)構(gòu)建的Zn陽(yáng)極、ZnSO4電解液、3DAC陰極(3DAC//ZnSO4(aq)//Zn)的儲(chǔ)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(cè)試(CV)以及恒流充放電測(cè)試(GCD)曲線(xiàn)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(hào)：3922845