SCMs|柔性全固态超级电容器的高性能柔性电极：嵌入多原子掺杂碳纳米阵列中的磷掺杂双金属硫化物

柔性超级电容器具有超长使用寿命、可折叠、可穿戴等特点，已成为研究热点。然而，较低的能量密度限制了其更广泛的应用。近日，山东大学司鹏超教授等人在SCIENCE CHINA Materials发表研究论文，采用简单的方法合成了一种嵌入多原子(氮,硫和磷原子)掺杂碳壳的磷掺杂双金属硫化物(P-ZCS/HC)作为高性能柔性电极。

在退火过程中，前驱体的三维形貌保持不变，同时纳米片表面有凸起的纳米球形颗粒形成，这大大增加了电极的比表面积。优化后的P-ZCS/HC电极在1 A g⁻¹时具有1080 C g⁻¹高比电容值，且循环稳定性出色。

这些优异的性能主要是由于该电极材料可发生丰富的氧化还原反应，磷化后增强的导电性，以及磷掺杂金属硫化物和多原子掺杂碳壳之间的协同效应。密度泛函理论模拟表明，磷掺杂处理具有提高电导率、改善反应动力学和促进OH⁻吸附的积极作用。

组装的全固态柔性混合超级电容器最高能量密度可达62.9 W h kg⁻¹，功率密度可达16 kW kg⁻¹，循环10,000次后仍能保持初始容量的92.0%。

图1 组装的全固态柔性混合超级电容器P-ZCS/HC//RGO HSC的构造(a)和性能(b-i)。

这一完整和系统的研究为将来设计具有复杂成分和优异结构的柔性电极提供了一种新的思路。

文章信息

Li, S., Hua, M., Yang, Y. et al. Phosphorous-doped bimetallic sulfides embedded in heteroatom-doped carbon nanoarrays for flexible all-solid-state supercapacitors. Sci. China Mater. (2021). https://doi.org/10.1007/s40843-020-1667-1

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