石墨烯-氧化钒异质结增强电子-离子耦合，实现超高能量密度碳纤维结构超级电容器

碳纤维结构超级电容器中H2V3O8/rGO涂层实现高能量密度与机械性能协同优化。通过高温混合水热法制备该电极涂层，密度泛函理论计算证实rGO与H2V3O8界面协同效应提升电化学性能。器件在120kPa压缩载荷下展现964mF/g高电容、502.1mWh/kg能量密度及5000次循环后88%电容保持率，同时具备127.2MPa拉伸强度和6.95GPa弹性模量，为实际应用提供新方案。

　　

摘要

无人机物流和电动航空的快速发展使得对碳纤维结构超级电容器（CF–SSCs）的需求日益增长，这类电容器结合了能量存储、轻量化以及结构功能。然而，由于碳纤维的化学惰性，实现高能量密度仍然具有挑战性。本研究证明，H₂V₃O₈/rGO是一种有前景的高性能电极涂层，适用于碳纤维结构超级电容器，它既具有超高能量密度，又具备承载载荷的能力。为此，研究人员开发了一种简单高效的一步高温水热合成方法来制备H₂V₃O₈/rGO。密度泛函理论计算表明，rGO与H₂V₃O₈之间的强界面协同作用促进了电子传输和Li⁺的扩散，从而增强了电子-离子耦合效率。该电容器表现出较高的电容值（964 mF g^?1）和优异的能量密度（502.1 mWh kg^?1），超过了以往报道的数值。值得注意的是，在3 A g^?1

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。