用于高性能不对称超级电容器的Fe3O4@洋葱状碳的尺寸可控合成

Fe3O4由于其高理论电容、大电位窗口、天然丰度和生态友好性，被认为是构建高能量密度不对称超级电容器的一种有吸引力的阳极材料。然而，Fe3O4基电极材料的实际电容不足、速率性能低和循环稳定性不令人满意的困境严重阻碍了其在超级电容器应用中的进展。为了很好地利用Fe3O4的优势，本文以尺寸可控的方式，从Fe3O4@油酸配体的均匀大小的单分散纳米粒子中合成了具有共价互联和少壳石墨涂层的Fe3O4@洋葱状碳（OLCs）。具有良好尺寸均匀性的超小尺寸Fe3O4纳米颗粒能够实现高电化学活性和赝电容主导的电化学行为。同时，包括共价互连的石墨层、具有超薄厚度的保形无缝石墨涂层和分级孔隙在内的结构优势促进了有效的离子/电子传输。由于这些优点的协同合作，Fe3O4@OLCs混合结构在1A g−1下表现出686.1 F g−1的高比电容，在10A g−1时表现出71.3%的电容保持率的高倍率性能，优于大多数报道的Fe3O4基电极材料。基于Fe3O4@OLCs组装的非对称超级电容器装置显示出高达63.1 Wh kg−1的高能量密度，在1.49 kW kg−1高功率密度下，其仍保持高达39.1 Wh kg–1。此外，获得了高的循环稳定性（10000次循环后仍保持80%以上的初始电容）。本研究为制备用于不对称超级电容器应用的高性能Fe3O4/碳混合结构提供了一种新的策略。

来源：Xin Jiao , Biyu Li , Jian Wang , Yingchun Fan , Yongchang Ma , Zhihao Yuan , Chenguang Zhang，Size-controllable synthesis of covalently interconnected few-shelled Fe3O4@onion-like carbons for high-performance asymmetric supercapacitors，Carbon 203 (2023) 261–272，https://doi.org/10.1016/j.carbon.2022.11.053