相比電池,雙電層電容器(EDLCs)理論能量密度和循環穩定性都有更大優勢。因此,EDLCs已經成為一種非常重要電化學儲能技術,在智能電網、電動汽車,尤其是在間歇性可再生能源的大規模應用領域頗具前景!
由于電容量、充放電速率分別與和表面積、導電性成比例相關,以活性炭、碳納米管和交聯/多孔石墨烯為代表的多孔碳材料被大量用于EDLCs的電極活性材料。而MOF由于比表面積遠超過活性炭,也不失為一種優質的EDLCs預備電極材料!
MOF作為EDLCs電極材料的問題在于:孔隙度越高,導電性一般越差。
有鑒于此,Sheberla,等人報道了一種高導電性的MOF,Ni3(2,3,6,7,10,11-hexaiminotriphenylene)2,(Ni3(HITP)2),作為電極材料,成功構建了一種穩定的超級電容器。
圖1. Ni3(HITP)2
在超級電容器領域,不需要導電添加劑或者額外粘結劑,利用純MOF作為電極活性材料尚屬受次!這種基于MOF的ELDCs面積電容超過大部分碳基ELDCs,10000次循環后,容量保持率達90%,可媲美商業器件!
總之,利用結構和組分可調的MOF作為電極材料,為超級電容器領域的發展提供了新的借鑒!
圖2. Ni3(HITP)2粉末CV圖
圖3. 超級電容器中Ni3 (HITP)2電極性能(1 V)
圖4. 各種EDLC的面積電容對比
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