综述:双金属与单金属硫化物及其与碳、MOF和导电聚合物复合材料在高能超级电容器中的最新进展

【字体: 时间:2025年06月05日 来源:Inorganic Chemistry Communications 4.4

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  这篇综述系统探讨了单/双金属硫化物(MS/BMS)及其与碳材料、金属有机框架(MOF)和导电聚合物的复合材料在超级电容器(SC)中的应用。通过分析协同效应和复合策略(如FeS2 与碳复合),文章指出双金属硫化物因更高的氧化还原电位和导电性显著提升比电容(specific capacitance),而复合材料可解决MS/BMS的团聚和稳定性问题,为高能量密度(energy density)器件设计提供新思路。

  

超级电容器应用
超级电容器(SC)作为高效储能设备,在混合储能系统(HESS)和电动巴士(如Kappabus)中展现出巨大潜力。其核心优势在于高功率密度(power density)和长循环寿命,但低能量密度(energy density)仍是瓶颈,需通过电极材料优化突破。

金属硫化物基复合材料
单金属硫化物(如FeS2
)虽具高理论容量,但体积膨胀和低导电性限制其应用。双金属硫化物(如NiCo2
S4
)因双金属协同效应表现出更优的氧化还原活性和稳定性。通过与碳材料(如石墨烯)复合,可显著提升比表面积和电荷传输效率;MOF衍生的多孔碳骨架则能抑制硫化物团聚,而导电聚合物(如聚苯胺)的引入进一步增强了界面电荷存储能力。

结论
单/双金属硫化物复合材料通过组分调控和结构设计,实现了能量密度与功率密度的平衡。未来研究需聚焦低成本合成工艺和规模化生产,以推动其在工业级储能中的应用。

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