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摘要
超级电容器因功率密度高、循环寿命长等优点引起了众多学者的关注。为探索出一种低成本、易获得、高性能的电极材料，本工作以廉价易得的碳布为基材采用电化学刻蚀法使其活化，并以此为载体成功诱导了V2O5溶胶转化为凝胶，再经冷冻干燥处理获得了在活化碳布表面包覆有V10O24·12H2O超薄纳米片的复合材料，实现了在简易、温和的条件下制得具有核壳结构的电极材料。通过UV-Vis光谱揭示了这一吸附转化的过程，电化学活化的本质是在碳布上引入了含氧官能团且在表现出介孔特性的同时碳布的吸附性能也得到了增强。SEM、XRD结果表明该复合材料是以碳纤维为“内核”,以V10O24·12H2O超薄纳米片为“外壳”的核壳结构。电化学测试表明，当电流密度为1 A/g时，该复合材料的比容量为488 F/g;以电流密度为5 A/g对该复合材料进行长循环测试，可获得初始比容量为256 F/g,且在循环初期容量不断增加，在10 000次循环后，容量保持率为100%(相比4 000次以后),其展现出超长的循环稳定性；在功率密度为1 875 W/kg下，该复合材料仍可输出20.1 Wh/kg的能量密度。优异的电化学性能得益于该电极材料核壳结构的协同作用，正是这种核壳结构成功地将发生在ACFC-1.0上的双电层电容行为与发生在V10O24·12H2O超薄纳米片上的赝电容行为有机结合，为设计新的高性能超级电容器提供了可行方案。
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单位中国地质大学（武汉）; 伊犁师范大学
