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材料科学
Fe_2O_3纳米片薄膜的制备及其电化学性能
氧化铁因具有丰富的储量、高的理论比容量及稳定的负电势窗口,常作为负极材料被广泛研究。然而,通常氧化铁粉末需要通过导电剂和粘合剂负载到集流体上制成电极,不可避免地增加了电极材料的接触电阻,造成超级电容器电化学性能下降。以不锈钢为基础材料,利用阳极氧化在不锈钢表面构建活性物质与集流体一体化纳米结构薄膜电极。为克服传统阳极氧化电压高、氧化时间长、反应温度低等缺点,通过稀盐酸对不锈钢表面进行预处理除去氧化层优化阳极氧化反应条件,在含有0.1 M(1 M=1 mol/L)NH_4F(纯度>98%)和0.1 M H_2O的乙二醇(EG)(纯度99%)溶液中,在30 min超短时间内通过施加超低电压30 V,在室温环境下对不锈钢进行阳极氧化,在其表面成功生长出氧化铁纳米片薄膜电极材料,退火后直接实现活性电极材料和集流体的一体化集成制备,无需导电剂和粘合剂。实验结果表明,不锈钢阳极氧化制备的一体化电极表现出优异的电化学性能,在1 M Na_2SO_4的电解质中,当电流密度为1 mA·cm~(-2)时比电容高达160 mF·cm~(-2),1 000次循环后的电容保持率接近63.8%。因此,不锈钢表面预处理不仅能够有效降低阳极氧化电压和缩短氧化时间,还能增加活性物质负载量和改变电极材料形貌结构,为制备高性能活性物质与集流体一体化电极提供了一种新思路。
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微纳电子技术
2021年10期
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