高性能スーパーキャパシタ用のコアシェル構造カーボンナノファイバーベースの電極

複数の電極材料とその合理的な構造設計の組み合わせは、優れた性能を備えた複合電極の調製に役立ちます。この研究では、エレクトロスピニング、熱水の成長、および低温炭化によって調製されたNi（OH）2およびNiO（CHO）で成長したカーボンナノファイバーに基づいて、5つの遷移金属硫化物（MNS、COS、FES、CUS、およびNIS）は表面で水熱的に成長し、CHO/NISが最適な電気化学的特性を示したことを示しています。その後、CHO/NISに対する熱水成長時間の影響により、CHO/NIS-3Hの電気化学パフォーマンスが最適であり、その多段階により最大1717 F G-1（1 A G-1）の特異的容量があることが明らかになりました。コアシェル構造。さらに、CHO/NIS-3Hの拡散制御プロセスは、その電荷エネルギー貯蔵メカニズムを支配しました。最後に、正の電極が4000 W kg-1の最大出力密度で27.76 WH kg-1のエネルギー密度を示したため、CHO/NIS-3Hで組み立てられた非対称のスーパーキャパシタは、800 W kg-kgの電力密度を維持しました。1最大エネルギー密度37.97 WH KG-1で、高性能スーパーキャパシタにある多段階のコアシェル複合材料の潜在的な用途を示します。

The combination of multiple electrode materials and their reasonable structural design are conducive to the preparation of composite electrodes with excellent performance. In this study, based on carbon nanofibers grown with Ni(OH)2 and NiO (CHO) prepared by electrospinning, hydrothermal growth, and low-temperature carbonization, five transition metal sulfides (MnS, CoS, FeS, CuS, and NiS) were hydrothermally grown on their surfaces, exhibiting that CHO/NiS had the optimal electrochemical properties. Subsequently, the effect of hydrothermal growth time on CHO/NiS revealed that the electrochemical performance of CHO/NiS-3h was optimal, with a specific capacitance of up to 1717 F g-1 (1 A g-1), due to its multistage core-shell structure. Moreover, the diffusion-controlled process of CHO/NiS-3h dominated its charge energy storage mechanism. Finally, the asymmetric supercapacitor assembled with CHO/NiS-3h as the positive electrode demonstrated an energy density of 27.76 Wh kg-1 at a maximum power density of 4000 W kg-1, and it still maintained a power density of 800 W kg-1 at a maximum energy density of 37.97 Wh kg-1, exhibiting the potential application of multistage core-shell composite materials in high-performance supercapacitors.