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A novel electro-synthesis of hierarchical Ni–Al LDH nanostructures on 3D carbon nanotube networks for hybrid-capacitors

材料科学 超级电容器 碳纳米管 假电容 电容 功率密度 电极 化学工程 纳米技术 电流密度 复合数 储能 复合材料 化学 功率(物理) 量子力学 物理 工程类 物理化学
作者
Dingyue Zhang,Mingqing Zhao,Hao Zhang,Mauricio Terrones,Yanqing Wang
出处
期刊:Carbon [Elsevier BV]
卷期号:201: 1081-1089 被引量:29
标识
DOI:10.1016/j.carbon.2022.10.021
摘要

Despite the advantages of fiber-shaped supercapacitors (FSCs) in powering wearable electronics, the low energy density dramatically hinders their practical application. Asymmetric configuration design especially with pseudocapacitive materials is an effective solution due to the extended voltage window and large pseudocapacitance. In this paper, a flexible asymmetric FSC is designed, which uses carbon fiber (CF) as the substrate, multi-layer alternating Ni–Al layered double hydroxide/mono-dispersed carbon nanotube (CNT) coaxial layer ([Ni–Al LDH-x/CNT-y]@CF) as the positive electrode material, and tremella-derived activated [email protected] (TDC-z) as negative electrode material. The 3D Ni–Al LDH/CNT network can realize high-quality loading, rapid electron transfer, effective ion diffusion, and mechanical stress release. The obtained [Ni–Al LDH-2/CNT-2]@CF composite has a large specific capacitance of 1800 F g−1 and high capacity retention of 65.8% at a current density of 10 A g−1. Based on that, the resulting Ni–Al LDH-2/CNT-2]@CF//[email protected] achieves a remarkable energy density of 35.6 Wh kg−1, a power density of 7531.90 W kg−1, and superior cycling stability of 124.8% over 5000 cycles at a current density of 10 A g−1. These encouraging results indicate that our hybrid FSC has clear potential as a wearable/flexible energy storage device.
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