嚴(yán) 格, 卿 彥, 陳洋羊, 廖 宇, 張 振, 李 蕾

(中南林業(yè)科技大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院,湖南 長(zhǎng)沙 410004)

超級(jí)電容器因其功率密度高和快速充放電等優(yōu)點(diǎn),是目前備受關(guān)注的儲(chǔ)能器件[1-2]。電極材料是超級(jí)電容器的關(guān)鍵組成部分,二氧化鈰(CeO2)作為一種超級(jí)電容器贗電容電極材料,自身可以發(fā)生Ce3+和Ce4+之間迅速、簡(jiǎn)便的可逆反應(yīng),具有電化學(xué)活性高、制備方法簡(jiǎn)便、對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)其晶格中存在氧空位,有利于氧化還原反應(yīng)的進(jìn)行[3],有助于其電容性能的提高。但CeO2的低電導(dǎo)率使其實(shí)際比電容較低、倍率性能較差,在電化學(xué)反應(yīng)中CeO2還存在晶格易膨脹等問題,導(dǎo)致其循環(huán)穩(wěn)定性較差,阻礙了CeO2在超級(jí)電容器中的實(shí)際應(yīng)用[4]。利用導(dǎo)電性良好的碳材料與CeO2復(fù)合是改善其導(dǎo)電性和循環(huán)穩(wěn)定性的有效策略。木材纖維具有豐富的含氧官能團(tuán)、呈現(xiàn)內(nèi)部中空的纖維結(jié)構(gòu)[5]和碳含量高的特點(diǎn),高溫碳化后可形成具有高導(dǎo)電性的一維碳材料。木材纖維豐富的含氧官能團(tuán)能有效吸附金屬離子,并在高溫處理后轉(zhuǎn)化生成具有高電化學(xué)活性的復(fù)合電極材料[6]。Zhang等[7]利用木材纖維的含氧官能團(tuán)錨定負(fù)載沸石咪唑骨架(ZIF-8),有效防止了ZIF-8自團(tuán)聚現(xiàn)象的產(chǎn)生,同時(shí)碳化后的木材纖維提供了良好的導(dǎo)電性,制備得到的超級(jí)電容器電極材料的比電容為270.7 F/g,且在10 000次充放電測(cè)試后電容保持率仍有初始電容的98.4%。說明木材纖維在構(gòu)筑復(fù)合電極材料方面具有良好的應(yīng)用潛力。本研究利用木材纖維豐富的含氧官能團(tuán)錨定生長(zhǎng)CeO2納米顆粒,制備出木材纖維負(fù)載CeO2(WF@CeO2)電極材料,探究了硝酸鈰的添加量對(duì)電極材料形貌結(jié)構(gòu)以及電化學(xué)性能的影響,分析了木材纖維對(duì)提升WF@CeO2-2電極電化學(xué)性能的作用與作用機(jī)理,并將WF@CeO2-2電極用于組裝非對(duì)稱超級(jí)電容器,對(duì)其進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試,以期為利用木材纖維開發(fā)綠色高效的儲(chǔ)能材料提供新的思路。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 原料、試劑及儀器

木材纖維,以馬尾松為原料,由中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所制備,其含纖維素42.93%、半纖維素13.17%、木質(zhì)素25.09%。無(wú)水乙醇(C2H5OH)、六水合硝酸鈰(Ce(NO3)3·6H2O)、氫氧化鉀(KOH),均采購(gòu)于國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;乙炔黑(C),購(gòu)于天津艾維信化科技有限公司;聚偏氟乙烯((CH2CF2)n),購(gòu)于上海翱佳實(shí)業(yè)有限公司;泡沫鎳,購(gòu)于湖南力元新材料有限公司;去離子水,自制。

掃描電子顯微電鏡(SEM, Zeiss Sigma 300),德國(guó)卡爾蔡司公司;透射電子顯微鏡(TEM,JEOL-JEM F200),日本電子株式會(huì)社;全自動(dòng)比表面積及孔隙度分析儀(BET,MICRomeritics APSP 2460),美國(guó)麥克普瑞提克公司;X射線衍射儀(XRD,Bruker D8 advance),德國(guó)布魯克AXS公司;拉曼光譜儀(Raman,HORIBA LaRAM HR Evolution),法國(guó)雷尼紹公司;X射線光電子能譜(XPS,Thermo-Scientific K-Alpha),美國(guó)賽默飛世爾科技公司。

1.2 電極材料的制備

取3份1 g木材纖維置于150 mL三口燒瓶中,分別稱取xmmol(x=1、 2、 3)的Ce(NO3)3·6H2O與100 mL去離子水加入燒瓶,加入KOH調(diào)pH值為10,在60 ℃水浴下勻速攪拌1 h,再將溶液轉(zhuǎn)移到水熱反應(yīng)釜中置于烘箱中于150 ℃下反應(yīng)12 h。冷卻至室溫后,反應(yīng)產(chǎn)物用離心機(jī)離心洗滌5次,隨后放入60 ℃干燥箱中干燥12 h,取出樣品置于瓷舟內(nèi)移入管式爐中,在氮?dú)鈿夥障?以5 ℃/min升溫至500 ℃,保溫1 h,再以同樣的升溫速率升溫至800 ℃保溫2 h,制得木材纖維負(fù)載CeO2復(fù)合材料,標(biāo)記為WF@CeO2-x(x=1、 2、 3)。

在其他條件一致、不加木材纖維的情況下,制備了無(wú)木材纖維存在的CeO2-2作為對(duì)照樣品。在相同的高溫碳化條件下,制備了木材纖維碳材料(CF)。

所有樣品均經(jīng)研缽研磨成粉末,按質(zhì)量比8∶1∶1稱取WF@CeO2-x、聚偏氟乙烯與乙炔黑,加入少量分散劑無(wú)水乙醇,充分研磨混合成漿,漿料均勻涂覆在裁剪成1 cm×1 cm泡沫鎳上。放入60 ℃烘箱中干燥12 h,在臺(tái)式壓片機(jī)15 MPa的壓力下壓制,制得工作電極。

1.3 非對(duì)稱超級(jí)電容器的組裝

將WF@CeO2-2電極材料作正極,CF電極材料作負(fù)極,通過公式m+/m-=(C-·U-)/(C+·U+)對(duì)正負(fù)極的質(zhì)量配比進(jìn)行計(jì)算,其中,m為質(zhì)量,g;C為比電容,F/g;U為電壓,V;+為正極;-為負(fù)極。使用鉑片電極夾夾住CF電極和WF@CeO2-2電極,放在裝有電解液(6 mol/L KOH)的電池杯中完成組裝,組裝成非對(duì)稱水系超級(jí)電容器裝置。

1.4 形貌與結(jié)構(gòu)的表征

采用SEM和TEM對(duì)材料的微觀形貌進(jìn)行觀察表征,取部分樣品將其固定放置在貼有導(dǎo)電膠的樣品臺(tái)上,用洗耳球吹氣除去雜質(zhì),電鏡進(jìn)行真空處理后,設(shè)置對(duì)應(yīng)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試。采用BET對(duì)材料的比表面積和孔徑分布測(cè)試,樣品在300 ℃下進(jìn)行12 h的脫氣處理,然后進(jìn)行氮?dú)馕?脫附實(shí)驗(yàn)。采用XRD、Raman和XPS對(duì)材料的物化結(jié)構(gòu)表征測(cè)試,X射線衍射的掃描范圍為5～90°,掃描速度為5 (°)/min,X射線源為Cu靶。通過Jade 6.0軟件對(duì)測(cè)試所得衍射譜圖進(jìn)行分析,對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)PDF卡片得到材料的晶體結(jié)構(gòu)信息;拉曼儀器測(cè)試的激發(fā)波長(zhǎng)為532 nm,測(cè)試范圍為900～2 100 cm-1。樣品在高分辨TEM下選取端口部位,選擇C、O、Ce元素以及對(duì)應(yīng)元素線系進(jìn)行元素能譜圖拍攝。

1.5 電化學(xué)性能測(cè)試

采用CHI660E電化學(xué)工作站在三電極體系中對(duì)電極材料進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試,6 mol/L KOH水溶液為電解液,鉑片為對(duì)電極,汞/氧化汞(Hg/HgO)電極為參比電極。對(duì)工作電極分別進(jìn)行循環(huán)伏安(CV)法、恒電流充放電(GCD)法、交流阻抗譜(EIS)和循環(huán)穩(wěn)定測(cè)試。工作電極的CV測(cè)試掃描速率為5～100 mV/s,電壓范圍為0～0.55 V。GCD測(cè)試的電壓區(qū)間為0～0.45 V,電流密度為0.5～10 A/g。EIS測(cè)試在10 mV電壓,10-1～105Hz頻率范圍下測(cè)試單電極的比電容;超級(jí)電容器能量密度與功率密度的計(jì)算公式分別見式(1)～式(3)。

C=IΔt/(mΔU)

(1)

E=CU2/2

(2)

P=E/Δt

(3)

式中:C—比電容,F/g;I—放電電流,A; Δt—放電時(shí)間,s; ΔU—三電極體系充放電電壓窗口,V;m—工作電極的活性物質(zhì)的負(fù)載量,g;E—能量密度,Wh/kg;U—電容器工作電壓,V;P—功率密度,W/kg。

2 結(jié)果與分析

2.1 電極材料形貌和結(jié)構(gòu)分析

2.1.1微觀形貌分析 通過掃描電鏡對(duì)材料WF@CeO2-x(x=1、 2、 3)和CeO2-2進(jìn)行微觀形貌分析,結(jié)果見圖1。圖1(a)～圖1(c)顯示了硝酸鈰添加量分別為1、 2、 3 mmol時(shí)WF@CeO2-x的微觀形貌。隨著硝酸鈰添加,WF@CeO2-1的CeO2顆粒開始增多,主要負(fù)載在木材纖維碳材料表面。WF@CeO2-2的CeO2顆粒均勻負(fù)載在木材纖維碳材料的表面與管腔內(nèi)壁,且生長(zhǎng)密度已經(jīng)達(dá)到飽和狀態(tài)。當(dāng)硝酸鈰添加量繼續(xù)增加,WF@CeO2-3出現(xiàn)了部分CeO2顆粒堆積生長(zhǎng)的情況。由WF@CeO2-2放大倍率的SEM圖(圖1(d))可以看出,與沒有木材纖維存在的CeO2-2(圖1(e))相比,木材纖維的存在能減少CeO2的團(tuán)聚現(xiàn)象,明顯降低了CeO2顆粒的尺寸,增大了其電化學(xué)活性面積,有利于提升電極材料的電化學(xué)性能。

a.WF@CeO2-1(×5 000); b.WF@CeO2-2(×5 000); c.WF@CeO2-3(×5 000); d.WF@CeO2-2(×50 000); e.CeO2-2(×4 000)

通過透射電鏡(TEM)對(duì)WF@CeO2-2進(jìn)行觀察,結(jié)果見圖2。由圖2(a)～圖2(b)看出CeO2納米顆粒均勻負(fù)載在木材纖維碳材料上,CeO2顆粒的平均尺寸在4 nm左右。圖2(c)中高倍TEM圖像觀察到間距為0.315和0.273 nm的晶格條紋,分別屬于CeO2的(111)、(200)晶面(標(biāo)準(zhǔn)卡片對(duì)應(yīng)JCPDS No.43-1002)。圖2(d)選取衍射圖譜的衍射環(huán)與CeO2的(111)、(200)和(220)晶面相匹配,高分辨透射電鏡(HRTEM)圖像和選區(qū)電子衍射(SAED)圖譜均表明CeO2顆粒在木材纖維碳材料上成功形成。圖3(a)～圖3(c)中的WF@CeO2-2元素能譜分布圖進(jìn)一步證實(shí)CeO2顆粒在木材纖維碳材料上均勻分散。木材纖維的存在使所得到的CeO2顆粒尺寸均一、分布均勻且粒徑較小。

a.TEM(×10 000); b.TEM(×200 000); c.HRTEM; d.SAED

a.C; b.O; c.Ce

2.1.2孔隙結(jié)構(gòu)分析 通過氮?dú)馕?脫附等溫線研究了WF@CeO2-x和CeO2-2材料的比表面積與孔徑分布情況,結(jié)果見圖4。

圖4 WF@CeO2-x和CeO2-2的氮?dú)馕?脫附等溫線(a)和孔徑分布(b)

WF@CeO2-x3條曲線為典型的Ⅳ型等溫線,且都存在介孔回滯環(huán),說明WF@CeO2-x材料的孔隙以介孔為主。而CeO2-2材料雖然具有介孔回滯環(huán),但其吸附等溫線類型更接近Ⅱ型等溫線,說明材料存在大孔結(jié)構(gòu)。經(jīng)計(jì)算,WF@CeO2-x(x=1、 2、 3)材料和CeO2-2材料的比表面積分別為303.73、 225.9、 83.56和9.01 m2/g。更大的比表面積能暴露更多的電化學(xué)活性位點(diǎn),從而提高電極材料的電化學(xué)性能[8]。從孔徑分布圖能明顯觀察到,WF@CeO2-x主要存在大量的微孔和介孔,WF@CeO2-x(x=1、 2、 3)的孔容分別為0.26、 0.30和0.23 cm3/g。當(dāng)孔徑小于34 nm時(shí),WF@CeO2-2材料的孔容高于CeO2-2材料,而孔徑大于34 nm時(shí),CeO2-2材料的孔容高于WF@CeO2-2的孔容,說明WF@CeO2-2主要存在大量的微孔和介孔,CeO2-2則以大孔為主。更多的微孔和介孔孔隙有利于電子和離子的快速傳輸,有助于提高電極材料的電化學(xué)活性面積,進(jìn)而提升電化學(xué)性能。

2.1.3物化性質(zhì)分析 WF@CeO2-x的XRD結(jié)果見圖5(a)。由圖可見,WF@CeO2-x樣品在衍射角2θ=28.5°、 33.3°、 47.6°、 56.5°、 69.6°、 76.9°、 79.3°和88.7°處出現(xiàn)了8個(gè)特征衍射峰,分別對(duì)應(yīng)于CeO2的(111)、(200)、(220)、(311)、(400)、(331)、(420)和(442)晶面(標(biāo)準(zhǔn)卡片JCPDS No.43-1002),說明成功合成了立方螢石結(jié)構(gòu)的CeO2,這與TEM測(cè)試結(jié)果一致。隨著硝酸鈰添加量增加,CeO2的特征峰逐漸變強(qiáng)。根據(jù)拉曼光譜(圖5(b))結(jié)果可知,所有樣品都含有位于1 350 cm-1的D峰(對(duì)應(yīng)無(wú)定型碳)和1 580 cm-1的G峰(對(duì)應(yīng)于有序石墨碳)[9],D峰與G峰的強(qiáng)度比(ID/IG)表示碳材料的石墨化程度及缺陷。WF@CeO2-x(x=1、 2、 3)樣品的ID/IG分別為1.00、 1.03與1.01,ID/IG值大于1通常表明該材料存在著一定程度的結(jié)晶缺陷或非晶態(tài)結(jié)構(gòu),適量的結(jié)晶缺陷的存在有利于增強(qiáng)材料的導(dǎo)電性,3者的ID/IG比值基本相同,這表明硝酸鈰的添加量對(duì)碳材料的石墨化程度及缺陷無(wú)明顯影響。

圖5 樣品的XRD圖譜(a)和拉曼光譜(b)Fig.5 XRD(a) and Raman(b) of samples

通過XPS測(cè)試進(jìn)一步分析WF@CeO2-2的表面化學(xué)結(jié)構(gòu),結(jié)果如圖6所示。

a.XPS; b.C1s; c.Ce3d; d.O1s

2.2 電極材料的電化學(xué)性能

2.2.1WF@CeO2-x電化學(xué)性能測(cè)試結(jié)果 通過電化學(xué)性能測(cè)試進(jìn)一步分析硝酸鈰添加量對(duì)電極材料電化學(xué)性能的影響,結(jié)果見圖7。由CV曲線可見,所有電極都具有一對(duì)氧化還原峰,說明樣品存在氧化還原反應(yīng)[12],這與GCD測(cè)試結(jié)果一致。當(dāng)硝酸鈰添加量為2 mmol時(shí)所制備的WF@CeO2-2電極的閉合曲線面積最大,說明其擁有最佳的電容性能。硝酸鈰的添加量為1和3 mmol時(shí),電極的閉合曲線面積相似,這可能是因?yàn)楫?dāng)添加量過大時(shí),CeO2顆粒發(fā)生聚集現(xiàn)象,使其對(duì)電化學(xué)反應(yīng)貢獻(xiàn)較小。從GCD曲線圖(7(b))中可發(fā)現(xiàn),所有電極都擁有較寬的充放電平臺(tái),說明電極具有較好的電容性能,WF@CeO2-2的放電時(shí)間最長(zhǎng),在1 A/g的電流密度下,WF@CeO2-x(x=1、 2、 3)的比電容分別為164.4、 320.5、 126.5 F/g。由WF@CeO2-x電極的倍率性能(圖7(c))可以發(fā)現(xiàn),在不同電流密度下WF@CeO2-2電極都具有最高的比電容,且倍率性能最佳。交流阻抗譜圖(圖7(d))展示了WF@CeO2-x電極的電阻變化,等效擬合電路中RΩ為電極內(nèi)阻,Rct為電荷轉(zhuǎn)移電阻,Zw為Warburg阻抗,Cd為電極電容。由圖可見所有曲線都由一個(gè)高頻區(qū)的半圓和一條低頻區(qū)的直線組成,高頻區(qū)的半圓曲線與X軸的截距表示電極的阻抗,半圓的直徑代表著電荷轉(zhuǎn)移阻抗,低頻區(qū)的直線斜率代表電解液離子在電極材料中的擴(kuò)散情況[13]。通過計(jì)算得出WF@CeO2-x(x=1、 2、 3)的RΩ分別為1.73、 1.58和1.77 Ω。WF@CeO2-2電極的電阻最小,表明其具有良好的導(dǎo)電性。WF@CeO2-2電極處于低頻區(qū)的直線斜率最大,說明其在電解質(zhì)表面的電荷轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)較好,有利于離子在電解質(zhì)中的傳輸擴(kuò)散。綜上分析,當(dāng)硝酸鈰的添加量為2 mmol時(shí),電極材料具有豐富的反應(yīng)活性位點(diǎn),展現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。

a.CV(5 mV/s); b.GCD(1 A/g); c.倍率性能rate capability; d.尼奎斯特曲線Nyquist curves

進(jìn)一步選擇電化學(xué)性能最佳的WF@CeO2-2電極進(jìn)行深入分析。WF@CeO2-2電極在5～40 mV/s掃描速率下的CV曲線如圖8(a)所示,隨著掃描速率的增大,電極出現(xiàn)了一定的極化,氧化還原峰發(fā)生了偏移。WF@CeO2-2電極在不同電流密度下的GCD曲線見圖8(b),所有曲線都具有較寬的充放電平臺(tái)且充放電曲線較為對(duì)稱,說明電極具有較好的可逆反應(yīng)。根據(jù)GCD曲線計(jì)算可知在電流密度為0.5 A/g時(shí),WF@CeO2-2比電容最大為371 F/g。當(dāng)電流密度增大20倍后,WF@CeO2-2的比電容仍能保持初始比電容的58.5%,說明電極具有良好的倍率性能。

圖8 WF@CeO2-2的CV(a)和GCD(b)曲線

2.2.2WF@CeO2-2與CeO2-2電化學(xué)性能對(duì)比 為了更好地說明木材纖維對(duì)電極材料性能的增效作用,將不含木材纖維的CeO2-2電極與含木材纖維的WF@CeO2-2電極電化學(xué)性能進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果見圖9。

a.CV(5 mV/s); b.GCD(1 A/g); c.倍率性能rate capability; d.循環(huán)穩(wěn)定性cycling stability(10 A/g)

由圖9(a)可知,兩種電極的CV曲線均具有一對(duì)氧化還原峰,表明電極材料中都存在快速、可逆的氧化還原反應(yīng)。WF@CeO2-2電極的CV曲線閉合面積遠(yuǎn)大于CeO2-2電極,說明木材纖維的存在極大地提高了CeO2的電容性能。CeO2-2和WF@CeO2-2電極在電流密度1 A/g下測(cè)得的恒電流放電曲線見圖9(b)。WF@CeO2-2電極的放電曲線具有更寬的平臺(tái),經(jīng)計(jì)算,WF@CeO2-2電極的比電容(320.5 F/g)約為CeO2-2電極比電容(28.4 F/g)的11倍。這一結(jié)果說明木材纖維的存在顯著提升了WF@CeO2電極材料的電容性能,性能的提升可歸因于木材纖維豐富的含氧基團(tuán)對(duì)CeO2起到錨定吸附作用,使其均勻負(fù)載防止發(fā)生團(tuán)聚,有效降低了CeO2納米顆粒的生長(zhǎng)尺寸,從而得到具有更大比表面積、更多活性位點(diǎn)的復(fù)合電極材料。由兩種電極的倍率性能結(jié)果(圖9(c))可知,當(dāng)電流密度增大至10 A/g時(shí),WF@CeO2-2電極仍然有67.7%的比電容保持率(217 F/g),比電容為CeO2-2電極(15 F/g)的14.5倍。表明木材纖維的存在能有效提高CeO2的倍率性能,改善了其導(dǎo)電性。此外,通過恒電流充放電對(duì)CeO2-2電極和WF@CeO2-2電極的循環(huán)穩(wěn)定性進(jìn)行測(cè)試(圖9(d)),發(fā)現(xiàn)在電流密度10 A/g下,經(jīng)過循環(huán)測(cè)試2 000次后,WF@CeO2-2電極仍然保持93.1%的初始電容值,而CeO2-2電極的電容保持率僅為59.1%。由結(jié)果可知在木材纖維存在的情況下,木材纖維衍生碳材料為CeO2納米顆粒提供了良好的負(fù)載平臺(tái)使其均勻分散在碳材料的表面及管腔內(nèi)部,極大地緩解了其充放電過程中的晶格膨脹現(xiàn)象,從而提高了電極材料的循環(huán)穩(wěn)定性。

2.3 非對(duì)稱水系超級(jí)電容器的組裝與性能評(píng)價(jià)

將木材纖維錨定二氧化鈰電極材料WF@CeO2-2作為具有贗電容特性的正極,具有雙電層電容特性木材纖維碳材料(CF)作為負(fù)極,匹配組裝獲得非對(duì)稱水系超級(jí)電容器,對(duì)其進(jìn)行電化學(xué)性能評(píng)估分析,結(jié)果見圖10。

a.CV; b.GCD; c.循環(huán)性能和庫(kù)侖效率cyclic performance and coulombic efficiency; d.Ragone

由圖可知,組裝的超級(jí)電容器在不同掃描速率下的CV曲線都同時(shí)具有雙電層電容以及贗電容儲(chǔ)能機(jī)制,在不同電流密度下的GCD曲線都擁有較好的對(duì)稱性,表明器件具有較為理想的電化學(xué)行為,在電流密度0.5 A/g下比電容可達(dá)34.5 F/g。經(jīng)過5 000次充放電循環(huán)后,器件的比電容保持率可達(dá)91.1%,說明器件具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性。組裝的超級(jí)電容器具有較好的循環(huán)穩(wěn)定性可歸功于木材纖維的錨定增效作用,使得正極材料具有較好的循環(huán)壽命與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。組裝器件的峰值能量密度可達(dá)44.16 Wh/kg,峰值功率密度為4 002.7 W/kg,其能量密度與功率密度優(yōu)于許多其它文獻(xiàn)中被報(bào)道的超級(jí)電容器[14-20]。

3 結(jié) 論

3.1以木材纖維為基底材料,通過水熱法、高溫碳化法制備了木材纖維錨定二氧化鈰電極材料(WF@CeO2-x)。當(dāng)硝酸鈰的添加量為2 mmol時(shí),所獲得的電極材料WF@CeO2-2具有最大的比表面積(303.73 m2/g)以及發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)。木材纖維的存在可以有效防止金屬顆粒發(fā)生團(tuán)聚,生成納米尺寸的金屬顆粒,增大了電極的電化學(xué)活性面積,有效提高了其導(dǎo)電性和循環(huán)穩(wěn)定性,制備得到的復(fù)合材料具有良好的電化學(xué)性能。

3.2電極材料WF@CeO2-2在電流密度0.5 A/g下,比電容可達(dá)371 F/g。以WF@CeO2-2為正極組裝的非對(duì)稱水系超級(jí)電容器在電流密度0.5 A/g下最大比電容為34.5 F/g,峰值能量密度與功率密度分別為44.16 Wh/kg與4 002.7 W/kg,經(jīng)過循環(huán)測(cè)試5 000次后,仍然可以保持91.1%的初始電容值。