提高用于儲能裝置的金屬氧化物基材料的電化學性能通常涉及采用關鍵策略，包括通過復合材料形成對成分進行有意的修改以及結構工程技術的應用。在此，我們合成了銻酸鉍（BiSbO4），并通過簡便的水熱方法集成石墨納米纖維（GNF）和MXene（MX）構建了三元結構。明確結構的協同效應，加上 MXene 和 GNF 網絡帶來的優(yōu)異導電性，顯著有助于實現出色的能量和功率密度。其分層結構內暢通的離子和電子通道增強了該材料作為超級電容器電池型陰極的性能。這項工作報告在 1 A g−1 時具有 819 F g−1 的顯著比電容和令人印象深刻的耐用性，在三電極系統中經過 5000 次充電/放電循環(huán)后容量保持率為 94%。此外，采用活性炭作為負極制造了不對稱超級電容器裝置BSO–GF–MX‖AC，其在功率密度750 W kg−1下提供了46 Wh kg−1的優(yōu)異能量密度，并保留了90.6%的初始電容。這項研究為制造三元復合材料電極提供了一種有前途的策略，為組裝高性能且具有成本效益的儲能設備提供了途徑。
圖1. (a) BSO、BSO-GF、BSO-MX 和 BSO-GF-MX 的 X 射線衍射圖（相鄰圖像：BSO、BSO-GF 和 BSO-MX 的放大光譜）； (b) BiSbO4 樣品的晶體結構。
圖2. SEM 圖像：(a,b) BSO； （c，d）BSO-GF； （e，f）BSO-MX 和（g，h）BSO-GF-MX。
圖3. BSO/GF/MX 納米復合材料的 XPS 測量光譜 (a)； Bi 4f (b) 的解卷積光譜； Sb 3d (c) 的解卷積光譜； Ti 2p (d) 的解卷積光譜； C 1s (e) 的解卷積光譜和 O 1s (f) 的解卷積光譜。
圖4. CV 圖：(a) BSO、(b) BSO–GF、(c) BSO–MX 和 (d) BSO–GF–MX 電極和 (e) log (i) Vs log (v) 的線性擬合圖； (b) 電極 BSO-GF-MX 之間和之間的圖。
圖5. GCD 圖：(a) BSO，(b) BSO–GF，(c) BSO–MX 和 (d) BSO–GF–MX。
圖6. 以交流電為負極制造的 ASC 裝置中的 (a) BSO、(b) BSO–GF、(c) BSO–MX 和 (d) BSO–GF–MX 電極的 CV 圖； (e) 三電極系統中活性炭和 BSO 基電極的 CV 曲線比較，(f) log (i) Vs log (v) 的線性擬合圖； (g) 和 之間的圖， (h) 擴散控制和電容控制百分比與電極 BSO-GF-MX 峰值電流的關系。c) 添加 5hmC-DNA 的復雜樣品的測量信號。d) 復雜樣品中添加的 5hmC-DNA 回收率的熱圖。
圖 7. 以 AC 作為負極制造的 ASC 器件中的 (a) BSO、(b) BSO–GF、(c) BSO–MX 和 (d) BSO–GF–MX 電極的 GCD 圖。
圖 8. (a) ASC 器件在 20,000 次循環(huán)期間的穩(wěn)定性圖； (b) 循環(huán)前的 EIS 譜和 (c) 循環(huán)后的 EIS 譜。
相關科研成果由嶺南大學Jinho Kim等人- 2024年發(fā)表在Journal of Power Sources（https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2024.234379）上。原文：Elevating energy storage performance of bismuth antimonate coupled with MXene and graphitic nanofibers in advanced supercapacitors.
轉自《石墨烯研究》公眾號
