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目前，纖維超級電容器的儲能性能受到電荷轉移不足和活性材料負載缺陷的嚴重限制。為了改變柔性纖維超級電容器的倍率性能和循環穩定性，湖南大學科研團隊設計了一種具有分級芯鞘結構的復合纖維，首先在高度排列的 CNT 纖維上生長 N-CNT，然后在 N-CNT 上沉積 PANI。高度對齊的 CNT 纖維確保了獨立的靈活性和電子的快速轉移。多孔的初級鞘和次級核 N-CNTs 可以形成框架，以提高次級鞘的負載質量和均勻性， PANI比電容高，PANI 與 N-CNT 之間的相互作用增強。
而且，多孔的 N-CNT 結構可以同時極大地促進電子和離子的轉移。CNT 纖維、N-CNTs 和 PANI 的協同作用賦予了這種分層的芯鞘結構的 PANI/N-CNT@CNT 纖維具有高比電容、優異的倍率性能和循環穩定性。比電容在1 A g -1的電流密度達到323.8 F g-1和在50 A g -1的高電流密度下可以保持221.3 F g -1。組裝的超級電容器在 20 A g -1 下經過10000次充放電循環后可以保持原始電容的 92.1%。除了出色的儲能性能外，它還表現出出色的耐磨性和柔韌性。在重復彎曲過程長達 10000 次循環后，電容可以保持在95.5%，分層芯鞘結構的PANIN-CNT@CNT纖維，高性能可穿戴超。這項工作為開發用于高性能可穿戴設備的纖維電極提供了一種新策略。
相關論文以題為High-performance wearable supercapacitors based on PANI/N-CNT@CNT fiber with a designed hierarchical core-sheath structure發表在《Journal of Materials Chemistry A》上。通訊作者是湖南大學陳旭麗教授。
參考文獻：
doi.org/10.1039/D1TA03663G
封面圖源自于圖蟲創意
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