具有分層納米結(jié)構(gòu)的碳材料是超級(jí)電容器設(shè)備中電極應(yīng)用的好材料。在此，通過整合石墨烯（Gr）、碳納米纖維（CNFs）和碳納米管（CNTs）來設(shè)計(jì)分層的三元碳?xì)饽z結(jié)構(gòu)。合成的CNTs@Gr-CNF材料用不用的分析技術(shù)表征，并作為電極在超級(jí)電容器中應(yīng)用。在三電極系統(tǒng)中，CNTs@Gr-CNF電極材料表現(xiàn)出增強(qiáng)的電化學(xué)性能，其中，在6 M KOH中，0.25 A/g時(shí)獲得了521.5 F/g的高比電容，并且以5 A/g進(jìn)行10,000次連續(xù)的充放電循環(huán)后保持了98％的出色電容。另外，制造了基于CNTs@Gr-CNF作為負(fù)極和生長在鎳泡沫上的NiCo
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4納米針作為正極的混合超級(jí)電容器。該混合動(dòng)力設(shè)備在1 A/g處顯示出218 F/g的比電容，在789.66 W/kg的功率密度下顯示出62.13 Wh/Kg的能量密度。此外，該器件具有出色的循環(huán)穩(wěn)定性，在10,000次充放電循環(huán)后，其比電容的保留率為91.7％。所得結(jié)果表明，CNTs@Gr-CNF材料具有用于高級(jí)混合超級(jí)電容器負(fù)極的高度理想性能。
Figure 1. 分層CNTs@Gr-CNF氣凝膠的制造示意圖。
Figure 2. （a）CNF氣凝膠、（b）Gr-CNF氣凝膠和（c）碳納米管@Gr-CNF的示意圖；FE-SEM圖像：（d）CNF氣凝膠、（e）Gr-CNF氣凝膠、（f）碳納米管@GrCNF；（g,h和i）CNTs@Gr-CNF，其CNTs生長時(shí)間分別為1、5和10分鐘（插圖為高放大倍數(shù)圖像）。
Figure 3. （a-b）CNTs@gr-CNF-1的TEM和HR-TEM圖像；（c-d）CNTs@Gr-CNF-5的TEM和SAED模式圖像；（e-g）CNTs@GrCNF-5的元素映射。
Figure 4. （a）CV曲線；（b）Gr-CNF、CNTs@Gr-CNF-1、CNTs@Gr-CNF-5、CNTs@Gr-CNF-10下測(cè)得的GCD曲線；（c）不同掃描速率下CNTs@Gr-CNF-5的CV曲線；（d）EIS曲線；（e）比電容Vs.電流密度；（f）NiCNTs@Gr-CNF-5的循環(huán)穩(wěn)定性。
Figure 5. （a）負(fù)電極和正電極的CV曲線；（b）在不同掃描速率下的CV曲線；（c）在不同電流密度下的GCD曲線；（d）比電容Vs.電流密度曲線；（e）循環(huán)穩(wěn)定性測(cè)試曲線；（f）混合設(shè)備的Ragone圖。
相關(guān)研究成果于2020年由朝鮮國立大學(xué)的Joong Hee Lee課題組，發(fā)表在Chemical Engineering Journal（2020, 380, 122543）上。原文：Ternary graphene-carbon nanofibers-carbon nanotubes structure for hybrid supercapacitor。
摘自《石墨烯雜志》公眾號(hào)：
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