Stabilizing charge storage of Fe ₂ O ₃ ‐based electrode via phosphate ion functionalization for long cycling life

Abstract

摘要 将金属氧化物与高电导的碳纳米结构或导电聚合物复合是获得高性能 (高能量密度, 高功率密度等) 超级电容器电极材料的有效方法。 然而, 由于金属氧化物纳米结构在氧化还原过程中不可避免的溶解, 实现长循环稳定性仍然是一大挑战。 在本工作中, 我们在空心的碳纳米片阵列结构上复合了磷酸根基团修饰的 Fe 2 O 3 纳米颗粒, 作为电极材料获得了显著增强的循环寿命和高赝电容量。表面磷酸根基团的存在, 不仅可以抑制 Fe 2 O 3 在较负工作电位 (− 1.3 V vs. Hg/HgO)) 下的还原溶解, 还可以帮助Fe 2 O 3 有力锚定在碳骨架基底上。磷酸根基团修饰的 Fe 2 O 3 ‐空心碳纳米片阵列复合电极在 5 mV·s −1 的扫速下达到 520 F·g −1 的高质量比电容, 在 10 mV·s −1 的低扫速下进行10000圈CV循环, 仍获得了80.1%的优异容量保持率。这种表面改性策略为抑制金属氧化物在储能过程中金属位点的溶解提供了新的角度。