Dans le contexte de la "neutralité carbone", les supercondensateurs, en tant que dispositif de stockage d'énergie verte émergent, ont montré des avantages tels qu'une charge et une décharge rapides, une densité de puissance élevée et de bonnes performances de cyclage, qui ont généré une vague de recherches parmi les chercheurs. Parmi eux, les matériaux d'électrodes sont l'un des facteurs clés pour déterminer les performances électrochimiques des supercondensateurs. La morphologie microscopique, le mécanisme de stockage d'énergie, la capacité et la sécurité des matériaux d'électrode auront un impact important sur les performances et l'application des supercondensateurs.

Afin d'améliorer la densité d'énergie et les performances électrochimiques des supercondensateurs, les chercheurs ont sélectionné des oxydes de métaux de transition à capacité théorique élevée; cependant, les matériaux d'électrode en poudre d'oxyde de métal de transition rencontrent tous des problèmes tels qu'une petite surface spécifique, peu de sites actifs et un effondrement structurel causé par des tailles de particules/volumes importantes et variables.

Wenjing Zhang du Département des sciences et de l'ingénierie des matériaux de l'Université du Jiangsu et ses collègues ont conçu et préparé un matériau composite dioxyde de manganèse/nanofeuille de carbone pour résoudre les problèmes de morphologie et de distribution de taille des matériaux d'électrode en poudre. Cette étude a été publiée dans Frontiers of Chemical Science and Engineering le 24 février 2022.

"Après la carbonisation du monohydrate de citrate tripotassique et de HNO₃ acidification, un SNC actif a été produit pour la croissance uniforme de MnO₂ à sa surface, éliminant MnO₂ granulés avec des dimensions non uniformes et une agglomération sévère. » a déclaré Zhang.

"L'activation de HNO₃ produit de grandes quantités de groupes fonctionnels pour la combinaison de CNS et de MnO₂ nanofeuilles, qui ont fourni de nombreux sites de transfert et de réaction pour les ions de l'électrolyte et ont favorisé les performances électrochimiques du composite. Les matériaux en carbone offraient une excellente conductivité et stabilité sous fort courant; ainsi, le composite a montré une bien meilleure capacité de débit."

Grâce à l'effet contraignant et régulateur des nanofeuillets de carbone ultra-fins, le MnO₂ /Le composite CNS présente des propriétés électrochimiques supérieures par rapport au monomère de nanofeuille de carbone et au MnO₂ monomère :capacité spécifique plus élevée à la même tension, meilleures performances multiplicatives à la même densité de courant et résistance interne inférieure du matériau de l'électrode.

"La recherche a montré que les nanofeuilles de carbone ultra-minces dérivées du monohydrate de citrate tripotassique peuvent être utilisées comme substrat pour la croissance du dioxyde de manganèse", a déclaré Xuehua Yan, l'auteur co-correspondant de cette étude qui vient du Département. de la science et de l'ingénierie des matériaux de l'Université de Jiangsu.

"Les propriétés électrochimiques du dioxyde de manganèse sont efficacement améliorées en ajustant sa distribution. Nos recherches ont élargi l'idée de préparer des matériaux d'électrode en poudre et élargi l'application des matériaux carbonés et des oxydes de métaux de transition dans le domaine du stockage de l'énergie." + Explorer plus loin

Nanocomposites ternaires en chaîne de billes ordonnés pour supercondensateurs