功能化碳纳米管/铜钴氧化物@五氧化二钒三元复合材料的合成及其在超级电容器中的电化学性能研究

本文报道了一种通过湿法浸渍制备的f-CNT/CuCo2O4@V2O5三元复合材料，其作为超级电容器电极展现出优异的电化学性能。该研究通过水热法合成V2O5纳米颗粒，酸性功能化碳纳米管（f-CNT），并采用溶胶-凝胶法制备CuCo2O4@V2O5二元复合物。最终材料在100 mA·g-1电流密度下实现160.20 F·g-1的比电容，组装的非对称超级电容器（ASC）器件能量密度达137.12 Wh·kg-1，5000次循环后电容保持率68.4%。

　　

Highlight

本研究亮点在于开发了一种新型f-CNT/CuCo₂O₄@V₂O₅三元复合材料，通过组分协同效应显著提升了V₂O₅的电化学性能。功能化碳纳米管（f-CNT）的引入构建了高速电子传输网络，而双金属氧化物CuCo₂O₄提供了丰富的氧化还原活性位点，最终材料展现出优异的赝电容特性。

XRD结构分析

X射线衍射（XRD）图谱（图4a）清晰显示了各组分的特征峰：V₂O₅纳米颗粒在15.3°（200晶面）、20.2°（001晶面）等处呈现典型衍射峰；f-CNT的（002）晶面峰位于26°；CuCo₂O₄的尖晶石结构特征峰出现在31°和36°。三元复合材料中所有组分峰均被保留，证实了复合材料的成功制备。

结论

该工作通过湿法浸渍工艺成功构建了f-CNT/CuCo₂O₄@V₂O₅三元电极材料，其比电容（160.20 F·g^-1）远超单一组分（V₂O₅仅20.78 F·g^-1）。组装的非对称超级电容器器件在1 A·g^-1电流密度下实现438.78 F·g^-1的比电容，能量密度达137.12 Wh·kg^-1，为开发高性能储能器件提供了新思路。