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南京先丰纳米材料科技有限公司
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公司新闻/正文
黑磷在锌离子超级电容器上的应用
1492 人阅读发布时间：2020-05-19 14:28
2020 年 5 月，香港城市大学支春义教授团队报道了一种高工作电压、抗自放电、少层磷烯（FL-P）型锌离子电容器，他们通过电化学剥离黑磷晶体（来自先丰纳米）得到 FL-P，并将制备的 FL-P 用作锌离子电容器的正极材料，在用 WiS 和 Et 4 NBF 4 /PC 做电解液时，扩大了锌离子电容器的电位范围，相关研究成果以 “ Phosphorene as Cathode Material for High-Voltage, Anti-Self-Discharge Zinc Ion Hybrid Capacitors” 为题发表在 Advanced Energy Materials（影响因子 21.49）上。
少层的黑磷烯的制备方法较为简单，用黑磷晶体做阴极，Pt 电极做对电极，TBAP 分散在 DMF 中做电解液，施加在黑磷电极的直流静态电压为-5V。反应 30 分钟后，把得到的悬浮液用 DMF 和乙醇多次清洗，然后在 80℃的真空干燥箱中干燥 12 小时，得到少层黑磷烯样品。
在电容器性能方面，研究人员用 WiS (Zn-BP-WiS) 和碳酸丙烯酯 (Zn-BP-PC) 做电解液时，制备的 FL-P 基锌离子电容器电化学性能均得到了明显的提升。Zn-BP-WiS 电容器以 0.2 A g -1 的电流密度提供了 304 F g -1 的高电容，即使在 6.4 A g -1 的超高电流密度下，电容仍保持在 145.9 F g -1 。另一方面，Zn-BP-PC 电容器在 0.2 A g -1 的电流密度下表现出 363.9 F g -1 的电容，在 6.4 A g -1 的超高电流密度下保持在 46.1 F g -1 的电容。
研究人员将锌离子电容器的自放电率与对称超级电容器 (BP-BP) 的自放电率进行了全面的比较。结果表明，锌离子混合电容器可以有效地提高超级电容器的抗自放电性能。研究发现，Zn-BP-WiS 电容器表现出优异的抗自放电性能，即使在静置 300 h 后仍有 76.16% 的高容量保持率。相比之下，BP-BP-PC 在静置 200 h 后的电容保留率仅为 12.12%。此外，通过纸质打印微型电容器证明了锌离子电容器实际应用的可能性，其可以打印成各种图案，同时还具有纸张的灵活性，可用作电子手表的电源。
少层的黑磷烯的制备方法较为简单，用黑磷晶体做阴极，Pt 电极做对电极，TBAP 分散在 DMF 中做电解液，施加在黑磷电极的直流静态电压为-5V。反应 30 分钟后，把得到的悬浮液用 DMF 和乙醇多次清洗，然后在 80℃的真空干燥箱中干燥 12 小时，得到少层黑磷烯样品。
在电容器性能方面，研究人员用 WiS (Zn-BP-WiS) 和碳酸丙烯酯 (Zn-BP-PC) 做电解液时，制备的 FL-P 基锌离子电容器电化学性能均得到了明显的提升。Zn-BP-WiS 电容器以 0.2 A g -1 的电流密度提供了 304 F g -1 的高电容，即使在 6.4 A g -1 的超高电流密度下，电容仍保持在 145.9 F g -1 。另一方面，Zn-BP-PC 电容器在 0.2 A g -1 的电流密度下表现出 363.9 F g -1 的电容，在 6.4 A g -1 的超高电流密度下保持在 46.1 F g -1 的电容。
研究人员将锌离子电容器的自放电率与对称超级电容器 (BP-BP) 的自放电率进行了全面的比较。结果表明，锌离子混合电容器可以有效地提高超级电容器的抗自放电性能。研究发现，Zn-BP-WiS 电容器表现出优异的抗自放电性能，即使在静置 300 h 后仍有 76.16% 的高容量保持率。相比之下，BP-BP-PC 在静置 200 h 后的电容保留率仅为 12.12%。此外，通过纸质打印微型电容器证明了锌离子电容器实际应用的可能性，其可以打印成各种图案，同时还具有纸张的灵活性，可用作电子手表的电源。