研究人员设计碳纳米管海绵阴极有助于释放锌离子混合电容器的潜力

来源：kaiyun 发布时间：2024-05-30 16:23:55

传统ZIHC在能量和功率密度方面富有前景，但其发展受到有限的碳基阴极倍率性能

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传统ZIHC在能量和功率密度方面富有前景，但其发展受到有限的碳基阴极倍率性能的影响。碳基质中的微孔与大的水合锌离子不匹配，阻碍实现现代应用所需要的快速充电能力。未解决这一问题，研究人员致力于探索能够突破这些局限性的材料。

在这项新突破中，研究人员设计出柔性CNT@PC海绵，其特征是平均尺寸为14.3 nm的更大介孔。这种结构有助于在低电流密度（0.1 A/g）下实现175.3 mAh/g的高比容量，即使在大电流密度（50 A/g）下，也能保持93.1 mAh/g的高倍率性能。CNT@PC海绵中的大介孔发挥了十分重要的作用，有助于离子快速传输，大幅度降低内电阻（IR降）和离子扩散电阻。

CNT@PC海绵表现出高离子扩散系数和大量表面电容贡献，这是实现高效储能和快速充放电循环的重要的条件。此外，该材料具备灵活性，对需要考虑机械应力和灵活性的应用来说是理想选择，例如可穿戴电子科技类产品和可弯曲设备。

该研究深入探讨孔径对多孔碳（PC）阴极倍率性能的影响。该团队采用细致的孔隙结构设计方法，从而创造出可显著地增强ZIHC快充性能的阴极材料。该研究表明，大介孔不仅支持快速离子传输，还可以充分减少能量损失，这是实现高速率应用的关键方面。

这项研究或将产生深远的影响。在电动汽车中快充是一个重要的条件，而CNT@PC海绵基ZIHC可以显著改善充电时间和电池使用寿命。在便携式电子科技类产品领域，这项技术有望提供更可靠、更持久、可承受各种机械应力的电源。

这项研究进展为开发高性能储能系统开辟了新途径。从这项研究中获得的见解，可以为未来的多孔碳基阴极创新设计提供信息，将ZIHC潜在应用扩展到更广泛的储能技术。