DOI: 10.1016/j.matchemphys.2023.127517

在本研究中，作者制备了自支撑核壳锰钼硫化物/碳纳米纤维（MnMoS4@CNF）杂化垫，并评估了其在柔性超级电容器中的电化学性能。首先，通过静电纺丝聚丙烯腈/Mn（acac）2/MoO2（acac）2共混前体溶液，接着在惰性气氛中进行热稳定和碳化，制备了自支撑混合垫。然后通过溶剂热法，用硫代乙酰胺处理制备的Mn-Mo包封CNF垫，以制备纳米结构的MnMoS4修饰CNF混合垫。将所开发的混合垫用于含水电解质（3 M KOH）的2电极对称电池配置中，其在1 A/g下的比电容为1727.9 F/g，经6000次循环后，在10 A/ g下的电容保持率接近84%。鉴于此优点，在具有PVA-KOH基固体凝胶聚合物电解质的固态不对称超级电容器（ASC）装置中，使用MnMoS4@CNF和纯CNF作为无粘合剂正负极。其显示出卓越的电化学性能，当功率密度为800W/kg时，能量密度为73.7Wh/kg，且具有良好的循环稳定性（6000次循环后为88.3%）。因此，具备优异电化学性能的纳米结构MnMoS4修饰CNF混合垫可用于制造下一代固态超级电容器。

图1.（a）制备的MnMoS4@CNF混合垫和纯CNF的XRD图谱和（b）拉曼光谱。

图2.MnMoS4@CNF混合垫的XPS光谱：（a）全谱，（b）Mn2p，（c）Mo3d和（d）S2p。

图3.（a,b）纯CNF、（c,d）MnMo@CNF（碳化后）和（e,f）MnMoS4@CNF混合垫的SEM图像。

图4.（a）MnMoS4@CNF混合垫的TEM图像，（b,c,d,e,f）MnMoS4@CNF混合垫的相应HAADF和元素映射

图5.（a）MnMoS4@CNF和纯CNF的氮气吸附和解吸等温线，（b）MnMoS4@CNF和纯CNF的BJH孔径分布（插图）。

图6.纯CNF和MnMoS4@CNF混合垫在含3M KOH水电解质的3电极配置中的电化学性能。（a）纯CNF和MnMoS4@CNF在30mV/s的扫描速率下的CV曲线，（b）纯CNF在不同扫描速率下的CV曲线，（c）MnMoS4@CNF在不同扫描速率下的CV曲线，（d）MnMoS4@CNF的峰值电流和扫描速率之间的对数关系，（e）MnMoS4@CNF在不同扫描速率下的电容贡献，（f）MnMoS4@CNF在5mV/s下的电容贡献CV。

图7.纯CNF和MnMoS4@CNF混合垫在含3M KOH水电解质的2电极对称电池配置中的电化学性能。（a）纯CNF和MnMoS4@CNF在1A/g下的GCD曲线，（b）MnMoS4@CNF在不同电流密度下的GCD曲线，（c）MnMoS4@CNF在不同电流密度下的比电容和倍率性能，（d）MnMoS4@CNF在10A/g的电流密度下的循环性能和库伦效率，（e）MnMoS4@CNF和纯CNF的EIS曲线，（f）MnMoS4@CNF在不同角度下的CV曲线。

图8.固态不对称超级电容器（ASC）装置（MnMoS4@CNF//CNF）在PVA-KOH固体凝胶聚合物电解质中的电化学性能。（a）ASC器件在30mV/s下的CV曲线，电压窗口为1.0-1.8V。（b）ASC器件在不同扫描速率下的CV曲线，电位窗口为1.6V。（c）ASC器件在不同电流密度下的GCD曲线。（d）ASC器件在不同电流密度下的比电容和倍率性能。（e）ASC器件在不同电流密度下的Ragon图。（f）本研究制备的ASC器件与先前报道的文献的Ragon图比较。

图9.（a）ASC器件在10A/g下的循环性能和库仑效率（%），（b）ASC器件在6000次循环前后的奈奎斯特图（插图显示了带有发光LED的ASC器件的弯曲试验）。