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导电聚苯胺再发AM！对称超级电容器电极材料

锂电联盟会长 2023-06-28 11:36
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非金属氨离子水性超级电容器因其成本、安全性和环境优势而备受关注，但用于铵离子存储的优化电极材料的开发仍远远落后于预期。为了克服目前的挑战，我们提出了一种基于二硫化钼和聚苯胺(MoS2@PANI)作为铵离子主体的硫化物基复合电极。优化后的复合材料在电流密度为1 A·g−1时的比电容大于450 F·g−1，在三电极结构下循环5000次后的电容保持率为86.3%。聚苯胺不仅有助于电化学性能，而且在确定最终的二硫化钼结构中起着关键作用。用这种电极组装的对称超级电容器在725 W·kg - 1的功率密度下显示能量密度超过60 Wh·kg - 1。与Li+和K+离子相比，NH4+基器件在每个扫描速率下的表面电容贡献都较低，这表明氢键的有效生成/断裂是控制NH4+插入/脱插入速率的机制。这一结果得到了密度泛函理论(DFT)计算的支持，也表明硫空位有效地提高了NH4+的吸附能，提高了整个复合材料的导电性。总的来说，这项工作显示了复合材料工程在优化氨离子插入电极性能方面的巨大潜力。

图文简介
(a-c) a) MoS2, b) MoS2@PANI, c) MoS2@C的SEM图像。d) MoS2@PANI的TEM图像。(e-j) EDX元素图和k) HRTEM MoS2@PANI。l) MoS2@PANI的SAED模式。m) MoS2, MoS2@PANI和MoS2@C的XRD谱图。
a) MoS2@PANI的氮气吸附/解吸等温线和孔径分布(插图)。b) MoS2@PANI的FT-IR光谱。c) MoS2@PANI和MoS2@C的c1s XPS光谱。d,e) MoS2的Mo 3d (d)和S 2p (e) XPS光谱，MoS2@PANI和MoS2@C。
a) GCD曲线。b)内阻下降。c)比电容率。d) ESI奈奎斯特图。e) 20a g-1下的循环试验和库仑效率。f) MoS2@PANI在5000次循环试验前后的EIS曲线。g) MoS2@PANI在不同阳离子下的CV曲线。h) MoS2@PANI对Li+、K+和NH4+的GCD谱。i) EIS Nyquist图MoS2@PANI用于不同的位置。
a) Li+、b) K+、c) NH4+在不同扫描速率下MoS2@PANI峰值电流的log曲线与log𝑣曲线的关系。d)在Li+、e) K+和f) NH4+的不同扫描速率下，表面电容对总容量的贡献比。
a)扫描速率为100 mV s-1时各电位窗的CV曲线。b)不同电流密度下的GCD曲线。c) 5 A g-1时的GCD曲线。d)不同扫描速率下的CV曲线。e)比电容率。f) 10 A g-1时的循环性能和库仑效率。g) 1万次循环前后的EIS曲线。h)与之前报道的对称MoS2@PANI//MoS2@PANI超级电容器的Ragone图比较。i)串联两个MoS2@PANI//MoS2@PANI超级电容器，点亮一个绿色LED。
论文信息
原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202303732

通讯作者：厦门大学戴李宗教授、许一婷教授&西班牙加泰罗尼亚能源研究所Andreu Cabot教授&重庆理工大学齐学强副教授

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