基于纳米纤维素/多壁碳纳米管气凝胶和泡沫镍构筑的三维复合材料及其电容性能

作者：王韵; 胡少恒; 邓阿申; 刘宇杰; 夏燎原^*

来源：复合材料学报, 2023, 40(09): 5350-5358.

DOI：10.13801/j.cnki.fhclxb.20230104.003

• 纳米纤维素
• 碳纳米管
• 电活性平台
• 聚吡咯
• 自支撑电极

三维(3D)电极材料因其独特的结构和优异的电化学性能而被认为是高性能超级电容器的理想候选者。纳米纤维素(CNF)和多壁碳纳米管(MWCNT)被广泛应用于电极材料的开发与设计，但如何利用它们独特的一维纳米结构和固有的物理特性来构筑高性能3D电极材料依然是一个巨大的挑战。采用“自下而上”的策略，以CNF/MWCNT冷冻干燥过程中自聚集形成的气凝胶薄片为填充物，镍泡沫(NF)的3D网状结构为骨架，巧妙构筑了一种具有独特“薄片填充-骨架支撑”结构的MWCNT/CNF-NF三维杂化材料。受益于NF三维骨架优异的导电性和增强作用及MWCNT/CNF气凝胶薄片高的比表面积，以MWCNT/CNF-NF为负载电活性物质聚吡咯(PPy)的平台，通过优化电沉积时间制备的PPy-MWCNT/CNF-NF自支撑电极具有良好的可弯曲性和优异的电化学特性。与预期一样，在5 m A·cm-2的电流密度下该电极的面积比容量高达2 217.8 m F·cm-2 (869.9 F·g-1)，经过3 000次循环后依然具有90.2%的高容量保持率。

• 单位
  中南林业科技大学; 湖南邮电职业技术学院