利用原子桥接技术构建柔性掺硼金刚石超级电容器,以实现更长的循环寿命

【字体: 时间:2025年11月02日 来源:Journal of Materials Chemistry A 9.5

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  柔性硼掺杂金刚石超级电容器电极粘附性优化及性能研究。采用钛氧化物中间层构建BDD/Cu泡沫三明治结构,显著提升电极与基底结合强度。Cu130/Ti/BDD电极比电容达45.0 mF cm-2,优于Cu110/Ti/BDD和Cu150/Ti/BDD。对称器件经10万次循环后容量保持率91.5%,能量密度1.51 mJ cm-2,功率密度0.42 mJ cm-2,且弯曲测试下电容损失<30%。证实BDD在可穿戴电子储能器件中的工程可行性。

  

掺硼金刚石(BDD)作为一种有前景的超级电容器(SC)电极材料已经崭露头角;然而,BDD电极与基底之间粘附力不足的问题限制了其在柔性电子储能设备中的应用。本研究引入了二氧化钛(TiO2)层,在BDD和铜(Cu)泡沫之间形成夹层结构。这种配置增强了粘附力,便于制造柔性BDDSC电极。Cu130/Ti/BDD结构的特点是BDD薄膜紧密覆盖在Cu泡沫上。与Cu110/Ti/BDD(24.0 mF cm-2)和Cu150/Ti/BDD(22.7 mF cm-2)相比,Cu130/Ti/BDD电极的比电容达到了45.0 mF cm-2。此外,对称的Cu130/Ti/BDDSC器件在100,000次循环后仍能保持91.5%的容量,并展现出优异的能量密度和功率密度,分别为1.51 mJ cm-2和0.42 mJ cm-2。更重要的是,Cu130/Ti/BDD电极能够在承受不同弯曲程度的情况下,其容量损失仍小于30%。本研究证明了BDD作为柔性电极在超级电容器中的可行性,并强调了其在可穿戴电子设备中的广泛应用前景。

图形摘要:用于构建具有延长循环寿命的柔性掺硼金刚石超级电容器的原子桥接技术
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