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【24h】

Low-cost superior solid-state symmetric supercapacitors based on hematite nanocrystals

机译：基于赤铁矿纳米晶体的低成本优质固态对称超级电容器

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We present a facile method for the fabrication of hematite nanocrystal-carbon cloth (Fe2O3-CC) composite. Hierarchical manganite is chosen as the sacrificial precursor, that does not contribute to the component of final iron oxide but can be in situ dissolved by the acid produced from the Fe3+ hydrolysis. This method effectively enhances the specific surface area and conductivity of hematite (Fe2O3) by attaching Fe2O3 nanocrystals (around 5 nm) firmly on the surface of carbon fibers. The obtained Fe2O3-CC can be directly used as a binder-free electrode for a supercapacitor. Interestingly, the composite electrode exhibits synergistic electrochemical capacitance (electrochemical double-layer capacitance and pseudo-capacitance). It manifests a very high areal capacitance of 1.66 F cm(-2) (1660 F g(-1)) at 2 mA cm(-2) and excellent cycling performance at large current densities (88.6% retention at 30 mA cm(-2) after 5000 cycles) in a three-electrode testing system, which is among the best performances reported in the literature. Importantly, when fabricated as a solid-state flexible symmetric supercapacitor it still shows a maximum energy density of 8.74 mW h cm(-3) and power density of 253.9 mW cm(-3). Additionally, its good flexibility makes it suitable for portable devices.
机译：我们提出了一种简便的方法来制造赤铁矿纳米晶体-碳布（Fe2O3-CC）复合材料。选择多级锰矿作为牺牲性前体，它不构成最终氧化铁的成分，但可以被Fe3 +水解产生的酸原位溶解。通过将Fe2O3纳米晶体（约5 nm）牢固地附着在碳纤维表面上，该方法有效地提高了赤铁矿（Fe2O3）的比表面积和电导率。所获得的Fe 2 O 3 -CC可以直接用作超级电容器的无粘合剂电极。有趣的是，复合电极表现出协同的电化学电容（电化学双层电容和伪电容）。它表现出在2 mA cm（-2）时具有1.66 F cm（-2）（1660 F g（-1））的非常高的面电容，并且在大电流密度下（在30 mA cm（-时保持88.6％的保留率）具有出色的循环性能2）5000次循环后）在三电极测试系统中，这是文献中报道的最佳性能之一。重要的是，当制成固态柔性对称超级电容器时，它仍然显示出8.74 mW h cm（-3）的最大能量密度和253.9 mW cm（-3）的功率密度。此外，其良好的灵活性使其适用于便携式设备。

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