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目前，纖維超級電容器的儲能性能受到電荷轉(zhuǎn)移不足和活性材料負載缺陷的嚴重限制。為了改變?nèi)嵝岳w維超級電容器的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性，湖南大學科研團隊設計了一種具有分級芯鞘結(jié)構(gòu)的復合纖維，首先在高度排列的 CNT 纖維上生長 N-CNT，然后在 N-CNT 上沉積 PANI。高度對齊的 CNT 纖維確保了獨立的靈活性和電子的快速轉(zhuǎn)移。多孔的初級鞘和次級核 N-CNTs 可以形成框架，以提高次級鞘的負載質(zhì)量和均勻性， PANI比電容高，PANI 與 N-CNT 之間的相互作用增強。
而且，多孔的 N-CNT 結(jié)構(gòu)可以同時極大地促進電子和離子的轉(zhuǎn)移。CNT 纖維、N-CNTs 和 PANI 的協(xié)同作用賦予了這種分層的芯鞘結(jié)構(gòu)的 PANI/N-CNT@CNT 纖維具有高比電容、優(yōu)異的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。比電容在1 A g -1的電流密度達到323.8 F g-1和在50 A g -1的高電流密度下可以保持221.3 F g -1。組裝的超級電容器在 20 A g -1 下經(jīng)過10000次充放電循環(huán)后可以保持原始電容的 92.1%。除了出色的儲能性能外，它還表現(xiàn)出出色的耐磨性和柔韌性。在重復彎曲過程長達 10000 次循環(huán)后，電容可以保持在95.5%，分層芯鞘結(jié)構(gòu)的PANIN-CNT@CNT纖維，高性能可穿戴超。這項工作為開發(fā)用于高性能可穿戴設備的纖維電極提供了一種新策略。
相關(guān)論文以題為High-performance wearable supercapacitors based on PANI/N-CNT@CNT fiber with a designed hierarchical core-sheath structure發(fā)表在《Journal of Materials Chemistry A》上。通訊作者是湖南大學陳旭麗教授。
參考文獻：
doi.org/10.1039/D1TA03663G
封面圖源自于圖蟲創(chuàng)意
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