事實(shí)快照

• 論文：高性能非對(duì)稱超級(jí)電容器用碳 nanotube@NiMn2O4核殼納米復(fù)合材料的微波輔助制備及改進(jìn)機(jī)理
• 設(shè)備：XH-800S
• 期刊與分區(qū)：Journal of Power Sources，中科院 1 區(qū)
• 核心條件：溫度 160°C / 180°C / 80°C；微波功率 800 W；時(shí)間 1 h / 2 h / 8 h
• 關(guān)鍵結(jié)果：容量保持率 93.0%；容量保持率 82.8%；循環(huán)穩(wěn)定性 82.8%
• 用途：可作為 超級(jí)電容器、NiMn?O? 的論文證據(jù)頁(yè)。

研究摘要

論文摘要指出，隨著電動(dòng)汽車和移動(dòng)電子設(shè)備的快速發(fā)展，高功率可再生能源存儲(chǔ)系統(tǒng)（如超級(jí)電容器）受到廣泛關(guān)注，但其能量密度較低限制了實(shí)際應(yīng)用。研究使用XH-800G微波水熱反應(yīng)器在160°C、1 h條件下快速合成了碳納米管@NiMn?O?（CNT@NMO）核殼納米復(fù)合材料。微波輔助合成的NiMn?O?呈弱結(jié)晶性，有利于電解質(zhì)離子擴(kuò)散。CNTs核提供三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)和機(jī)械支撐，NiMn?O?納米片殼提供高電容。CNT@NMO比電容達(dá)915.6 F/g（1 A/g），電荷轉(zhuǎn)移電阻僅2.19 Ω，5000次循環(huán)后容量保持率93.0%。組裝的CNT@NMO//AC非對(duì)稱超級(jí)電容器能量密度達(dá)36.5 Wh/kg（功率密度800 W/kg），10000次循環(huán)后容量保持率82.8%，優(yōu)于文獻(xiàn)報(bào)道的同類器件。

研究背景與解決的問(wèn)題

設(shè)備應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)條件

關(guān)鍵結(jié)果

機(jī)制/方法亮點(diǎn)

• 微波輔助作用機(jī)制： 快速均勻加熱：；XH-800G微波水熱反應(yīng)器800 W功率，1 h完成合成；較傳統(tǒng)水熱法（12 h）縮短12倍；微波穿透深度大，熱梯度極低，促進(jìn)均勻成核 弱結(jié)晶度優(yōu)勢(shì)：；微波輔助導(dǎo)致NMO結(jié)晶度較弱；弱結(jié)晶性有利于電解質(zhì)離子擴(kuò)散；提供更多活性位點(diǎn)參與氧化還原反應(yīng) CNT酸化預(yù)處理效應(yīng)：；HNO?蒸汽酸化在CNTs表面引入含氧官能團(tuán)（-COOH, -OH）；增強(qiáng)CNTs與NiMn?O?的界面結(jié)合；引入缺陷和空位，提高電化學(xué)活性；微波處理后部分官能團(tuán)去除，恢復(fù)導(dǎo)電性 核殼結(jié)構(gòu)協(xié)同效應(yīng)： 導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)：；CNTs骨架形成三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)；加速電子傳輸，降低電荷轉(zhuǎn)移電阻（2.19 Ω） 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性：；CNTs核提供機(jī)械支撐；抑制NiMn?O?納米片在充放電過(guò)程中的體積變化；提高循環(huán)穩(wěn)定性（93.0%保持率） 離子傳輸通道：；納米片間形成大量介孔；縮短離子擴(kuò)散路徑；提高倍率性能 電荷存儲(chǔ)機(jī)制：；低掃速：擴(kuò)散控制過(guò)程主導(dǎo)；高掃速：電容過(guò)程主導(dǎo)；NiMn?O?的多氧化態(tài)（Ni2?/Ni3?, Mn2?/Mn3?）提供豐富氧化還原反應(yīng)

應(yīng)用價(jià)值

• 快速微波合成：XH-800G微波水熱反應(yīng)器1 h合成核殼結(jié)構(gòu)，較傳統(tǒng)水熱法縮短12倍
• 高比電容：CNT@NMO比電容達(dá)915.6 F/g（1 A/g），優(yōu)于文獻(xiàn)報(bào)道的NiMn?O?基材料
• 優(yōu)異循環(huán)穩(wěn)定性：5000次循環(huán)后93.0%容量保持，10000次循環(huán)后82.8%保持
• 核殼結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)：CNTs核提供導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)和機(jī)械支撐，NiMn?O?殼提供高電容
• 實(shí)用化器件：組裝ASC實(shí)現(xiàn)36.5 Wh/kg能量密度，具有實(shí)際應(yīng)用潛力

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常見問(wèn)題