P掺杂Co9S8@VS2纳米管阵列的制备及其水性锌离子混合超级电容器性能研究

TQ152; 近年来,二硫化钒(VS2)作为一种具有二维层状结构的高表面活性的过渡金属硫化物而广泛地应用在锌离子电池(ZIBs)正极材料中.然而,VS2的生长堆叠问题和低能量密度严重阻碍了其在储能设备中的应用.通过在Co9 S8纳米管阵列(NTAs)表面包覆生长P掺杂VS2纳米片的方式构建一种具有核壳异质结构的Co9 S8@P-VS2 NTAs,从而有效地避免了大块VS2纳米片的堆积生长,使得层状VS2被分散包覆在纳米管的表面;而且P掺杂增强了Co9 S8纳米管与VS2纳米之间异质结的导电性,提升了其比容量,进而提高了能量密度.因此,得益于纳米核壳结构与P掺杂改性的协同作用,制备的Co9 S8...

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Published in功能材料 Vol. 53; no. 3; pp. 3136 - 3145
Main Authors 张浩, 刘梦洁, 钱惠, 张惠
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 安徽大学 材料科学与工程学院,合肥 230601%安徽大学 材料科学与工程学院,合肥 230601 30.03.2022
安徽大学 教育部杂化材料结构与功能调控重点实验室,合肥 230601
安徽省光电转换能源材料与器件重点实验室,合肥 230601
Subjects
VS2;Co9S8;P掺杂;过渡金属硫化物;核壳异质结构;锌离子混合超级电容器
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ISSN1001-9731
DOI10.3969/j.issn.1001-9731.2022.03.018

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Summary:TQ152; 近年来,二硫化钒(VS2)作为一种具有二维层状结构的高表面活性的过渡金属硫化物而广泛地应用在锌离子电池(ZIBs)正极材料中.然而,VS2的生长堆叠问题和低能量密度严重阻碍了其在储能设备中的应用.通过在Co9 S8纳米管阵列(NTAs)表面包覆生长P掺杂VS2纳米片的方式构建一种具有核壳异质结构的Co9 S8@P-VS2 NTAs,从而有效地避免了大块VS2纳米片的堆积生长,使得层状VS2被分散包覆在纳米管的表面;而且P掺杂增强了Co9 S8纳米管与VS2纳米之间异质结的导电性,提升了其比容量,进而提高了能量密度.因此,得益于纳米核壳结构与P掺杂改性的协同作用,制备的Co9 S8@P-VS2 NTAs在作为电容型正极与电池型锌负极组装成新型的锌离子混合超级电容器(ZHSCs)后获得了优异的电化学储能性能.前驱液中的磷源加入量为30μL/35 mL,2 mol/L ZnSO4水系电解质中,Co9 S8@P-VS2 NTAs(Co9 S8@P-VS2-30 NTAs)获得了一个高达6.72 F/cm2的超高面积比电容(电流密度:2 mA/cm2),远高于Co9S8@VS2 NTAs(2.98 F/cm2);在1.6 W/cm2的功率密度下,其能量密度可以达到2.39 mWh/cm2;并且在1000个循环充放电后,其面积比容量仍能保持为初始比电容的74.26％,具有良好的循环稳定性.
ISSN:1001-9731
DOI:10.3969/j.issn.1001-9731.2022.03.018