用带有内部空隙的纱型碳纳米管做的可弯曲超级电容器

关键词：超级电容器 碳纳米管 可弯曲 MnO₂

摘要：

作为纳米材料的代表之一,碳纳米管因其独特的一维结构具备了优异的力学、电学、热学、光学和反应性能。我们已经制作了一个灵活、外径千分尺的纱线状的超级电容器——内部多孔，单轴对齐碳纳米管纱作为集流体和MnO₂电化学沉积构造杂化的碳纳米管/ MnO₂纱电极结构。在这样一个杂交区，用截留的MnO₂的内孔提供高电容表面积和短离子扩散长度。因此，设计独特的复合纱具有很高的特异性电容性，在快速充电/放电率可以保持高电容量，和增强的能量和平均功率密度。它还能保持其结构、电化学性能和机械性能。

正文：

如何制作灵活、轻便、大功率的可穿戴智能布料和小型电子应用是一个很热门的领域。为了满足这样的需求，最近的研究目标从3d和2d开始转为1d的纤维结构。这是一个能源更替领域的趋势，例如,纤维光伏电池,纤维压电发电机纤维热电发电机,和纤维素生物燃料细胞。至于超级电容器，这种下一代高能长寿命超级电容器刚被人所汇报。然而,这样的纤维超级电容器仍然受到复杂的制备方法,复杂的结构,和刚性或弹性相对较低的限制,这可能是扩大可穿戴电子产品的应用的障碍。与此同时,如何实现高电化学超级电容器的性能是另一个重要的问题。

尤其是对超级电容器基于锰氧化物——一种很有前途的过渡金属氧化物作为伪电容材料，理论容量高,成本低,自然丰富,但是Mno₂的低电导率仍然是一个不可避免需要解决的问题。因此,许多研究团体已经介绍了一些对电极结构策略设计以提高导电性和促进，充分利用Mno₂，而通过加入金属氧化物电子或金属纳米结构是一种有效的途径。因此,许多研究团体已经介绍了一些对电极结构策略设计以提高导电性和促进充分利用MnO₂通过加入金属氧化物电子或金属纳米结构是一种有效的途径。高表面积电解质和快电荷存储过程已经有效地通过独特的设计架构,导致高具体的电容和速度能力。然而,这些电极需要复杂的多步工艺过程，对纳米结构的生成，他们可以受到敏感机械变形折叠或扭曲。在真实的应用中，获得的金属氧化物纳米结构有精致或脆弱的性质。

图1 a）CMY概述SEM图像。b，c）放大版的表面裸丝的SEM图像

d，e）XPS分析结果氧化态的测定MnO 2涂层