DOI:10.1016/j.jpowsour.2020.227802
近年来,双金属碳化物在储能应用领域引起了广泛的关注。本文首次采用简易静电纺丝方法成功合成了一维Fe2MoC/CNFs(Fe2MoC/C纳米纤维)。为了获得Fe2MoC纳米颗粒与纳米碳纤维之间最完整的结构,研究者探索了碳化处理过程中的最佳升温速率。Fe2MoC/CNFs在800℃下以5℃/min的升温速率呈现出完整的一维结构。实验结果表明,当电流密度为1 A/g时,Fe2MoC/CNFs具有196.9 m2/g的高比表面积和347.8 F/g的高比容容,在1 A/g~40 A/g范围内,电容保持率达91%,循环稳定性好,5000次循环后电容保持率约为85.6%,库仑效率约为100%。以Fe2MoC/CNFs为正极的非对称超级电容纽扣电池装置,在功率密度为300 W/kg时,能量密度为14.5 Wh/kg,并在5000次循环后循环寿命保持率高达93%。Fe2MoC/CNFs复合材料具有优异的电化学性能,是制备高效超级电容器的理想材料。
图1.(a)不同升温速率的Fe2MoC/CNFs复合材料的XRD图,(b)Fe2MoC/CNFs-5的TG曲线和衍生产物的XRD图,(c)具有不同升温速率的Fe2MoC/CNFs的拉曼光谱。
图2.Fe2MoC的XPS光谱。(a)宽扫描XPS光谱,(b)Fe 2p,(c)Mo 3d,(d)C 1s。
图3.Fe-Mo/PVP前驱体(a)和稳定化产物(b)的SEM图像,Fe2MoC/CNFs-2(c)、Fe2MoC/CNFs-5(d)(e)、Fe2MoC/CNFs-8(f)的SEM图。
图4.Fe2MoC/CNFs-5(a)(b)的TEM图像,Fe2MoC/CNFs-5(c)的HRTEM图像。
图5.不同升温速率下Fe2MoC/CNFs的N2吸附等温线(a)和孔径分布(b)。
图6.三系统的电化学性能。(a)比较升温速率不同的Fe2MoC/CNFs的CV曲线,(b)比较升温速率不同的Fe2MoC/CNFs的GCD曲线,(c)Fe2MoC/CNFs-5的CV曲线和(d)GCD曲线,(e)在不同电流密度下的比电容保持率,(f)EIS光谱图,(g)不同升温速率的Fe2MoC/CNFs的电容贡献率,(h)5000个循环的循环稳定性和库仑效率。
图7.ASC纽扣电池装置的电化学性能。(a)CV曲线,(b)GCD曲线,(c)Ragone图,(d)5000次循环后的循环稳定性。