Growth of NiFe2O4 nanoparticles on carbon cloth for high performance flexible supercapacitors
Growth of NiFe2O4 nanoparticles on carbon cloth for high performance flexible supercapacitors
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NiFe2O4 纳米粒子在碳布上的生长用于高性能柔性超级电容器
DOI：
10.1039/c4ta00492b
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发表时间：
2014-06
影响因子：
11.9
通讯作者：
Yu, Shu-Hong
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Yu, Zi-You;Chen, Li-Feng;Yu, Shu-Hong
在本文中，我们报告了NiFe 2 O 4纳米粒子可以直接生长在一个灵活的碳布衬底上通过一个简单的表面辅助水热法。所制备的负载密度为1.55 mg cm-2的碳布/NiFe 2 O 4（CC/NiFe 2 O 4）电极在双电极系统中在6 M KOH和1 M H2SO 4水性电解质中均表现出优异的电化学性能。碳布为NiFe 2 O 4纳米粒子提供了导电的三维网络、有效的离子扩散路径和高的比表面积，从而提高了CC/NiFe 2 O 4的比电容。CC/NiFe 2 O 4的比电容（基于NiFe 2 O 4的质量）在2 mA cm-2的电流密度下高达1135.5F g-1（在H2SO 4中）和922.6F g-1（在KOH中）。在电流密度增加到100 mA cm-2后，两种电解质中的速率保持率均大于80%，这超过了大多数已报道的电极材料。使用聚乙烯醇（PVA）-H2SO 4作为凝胶电解质，组装的全固态对称超级电容器电池显示出2 V的电压窗口，在2 mA cm−2的电流密度下提供2.07 mW h cm−3的高能量密度。这些显著的结果表明，CC/NiFe 2 O 4电极可以为我们提供一个新的机会，设计高性能的柔性超级电容器。
In this paper, we report that NiFe2O4 nanoparticles can be directly grown on a flexible carbon cloth substrate by a facile surfactant-assisted hydrothermal method. The produced carbon cloth/NiFe2O4 (CC/NiFe2O4) electrodes with a loading density of 1.55 mg cm−2 exhibited excellent electrochemical performances in both 6 M KOH and 1 M H2SO4 aqueous electrolytes in a two-electrode system. The carbon cloth substrate provided the conductive three-dimensional network, efficient ion diffusion path, and high surface area for NiFe2O4 nanoparticles, resulting in the enhancement in the specific capacitances of CC/NiFe2O4. The specific capacitances of CC/NiFe2O4 (based on the mass of NiFe2O4) were as high as 1135.5 F g−1 (in H2SO4) and 922.6 F g−1 (in KOH) at a current density of 2 mA cm−2. After the current density was increased to 100 mA cm−2, the rate retentions in both electrolytes were greater than 80%, which exceeded most of the reported electrode materials. The assembled all-solid-state symmetric supercapacitor cell showed a voltage window of 2 V using poly(vinyl alcohol) (PVA)–H2SO4 as the gel electrolyte, offering a high energy density of 2.07 mW h cm−3 at a current density of 2 mA cm−2. These remarkable results have demonstrated that the CC/NiFe2O4 electrodes may provide us a new opportunity for designing high performance flexible supercapacitors.
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