![]()
推荐！自然科学基金申报书范文合集
1研究背景
随着全球对能源需求的不断增长，开发高性能、成本效益高且轻量化的能源存储设备成为了科研工作者的重要任务。在众多能源存储技术中，伪电容器因其在电化学双电层电容器和电池之间的桥梁作用，提供了高功率和能量密度而受到广泛关注。然而，大多数伪电容器使用的过渡金属氧化物不仅昂贵，而且在地球上的储量并不丰富。因此，导电聚合物（CPs）作为一种绿色替代电极材料，因其高电导率和成本效益而受到重视。它们通过聚合物主链的掺杂和脱掺杂来实现伪电容电荷存储。尽管如此，CPs的主要缺点是长期稳定性较差，这限制了它们在伪电容器中的实际应用。特别是当n型CPs作为阳极材料时，其循环性能尤其差。因此，研究者们急需开发具有出色循环稳定性的n型CPs，以与电子供体CPs在正极中配对，实现不对称电池的最大性能。
2成果简介
在这项研究中，研究人员发现，具有较大体积和较低表面电荷密度的阳离子需要较小的驱动力才能注入b-POD电极，从而产生更正的掺杂电位。特别是，具有良好电子结构的Bu4N+与带负电的聚合物极化子形成较弱的相互作用力，有助于其从聚合物极化子中解离，从而确保良好的可逆性和出色的循环稳定性。在Bu4NBF4电解质中，b-POD展现出93.2%的电容保持率，经过10,000个循环后，库仑效率接近100%。此外，它还展示了卓越的倍率性能，在20 A g−1时保持了272 F g−1的比电容，这是在1 A g−1时测试的比电容的87.2%。最终，研究人员制造出了一个具有高能量和功率密度的高性能不对称伪电容器。这项研究旨在为下一代基于POD的伪电容器的设计提供洞见。3图文导读
![]()
图1 展示了不对称超级电容器的组成和结构，其中AC作为阴极，b-POD作为阳极。b-POD的掺杂过程，以及电解质离子的结构。![]()
图2 展示了b-POD电极在不同电解质中的循环伏安（CV）曲线，以及不同电解质中b-POD电极的掺杂电位和第二峰电位的比较。![]()
图3 比较了b-POD电极在四种电解质中的电化学性能，包括CV曲线、恒流充放电（GCD）曲线、内阻（IR）降和循环稳定性。![]()
图4 展示了b-POD电极在Bu4NBF4电解质中的电化学性能，包括不同扫描速率下的CV曲线、峰值偏移、b值和电荷存储动力学。![]()
图5展示了b-POD电极在Et4NBF4电解质中的电化学性能，包括不同扫描速率下的CV曲线、峰值偏移、b值和阳离子扩散系数。
4小结
这项研究全面调查了电解质盐对伪电容器b-POD电极电化学性能的影响。研究人员发现，Et4N+和Bu4N+阳离子的体积和电子结构对b-POD的掺杂电位有显著影响。较大的阳离子需要较小的驱动力注入b-POD电极，从而产生更正的掺杂电位。特别是，Bu4N+的电子结构使其与带负电的聚合物极化子之间的相互作用力较弱，有助于其从聚合物极化子中解离，从而提高了可逆性和循环稳定性。在Bu4NBF4电解质中，b-POD展现出卓越的性能，包括在10,000个循环后93.2%的电容保持率和接近100%的高库仑效率。此外，电解质中含PF6−的电解质与b-POD电极的接触角较大，表明其润湿性较差，导致b-POD在某些电位下的掺杂度降低，从而降低了比电容和增加了内阻。研究人员还探讨了b-POD在含Bu4N+阳离子的电解质中的电荷存储动力学，发现第一阶段的b值接近1，表明快速的表面氧化还原伪电容。此外，b-POD在Bu4NBF4电解质中的外电荷（来自电解质可接触区域）占总电荷的91.6%，这有助于其出色的快充性能。以有机b-POD材料作为阳极的不对称伪电容器展现出17.48 Wh kg−1的能量密度和1048 W kg−1的功率密度，并且实现了优异的倍率性能和长循环稳定性。文献：
https://doi.org/10.1021/acsaem.4c02361 推荐阅读：
![]()
说明:
🔹本文内容若存在版权问题，请联系我们及时处理。
🔹欢迎广大读者对本文进行转发宣传。
🔹《材料研究前沿》会不断提升自身水平，为读者分享更加优质的材料研究成果，欢迎关注我们。
欢迎广大科研工作者投稿最新研究成果。
