Hetero-shaped mesoporous structure of carbon nanofibers for high-performance electrical double layer capacitors

Kue-Ho Kim; Ju-Young Kim; Hyo-Jin Ahn

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자료유형: 학술저널

저자정보: Kue-Ho Kim (Seoul National University of Science and Technology) Ju-Young Kim (Seoul National University of Science and Technology) Hyo-Jin Ahn (Seoul National University of Science and Technology)

저널정보: 한양대학교 세라믹공정연구센터 Journal of Ceramic Processing Research Journal of Ceramic Processing Research 제22권 제3호

발행연도: 2021.1

수록면: 362 - 368 (7page)

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Boosting the performance of electrical double layer capacitors (EDLCs) without degradation of power density or lifespandemands innovative modification of electrode materials in order to have both sufficient surface area and fast ion diffusionkinetics. Herein, carbon nanofibers (CNFs) with a unique hetero-shaped mesoporous structure were reported viadecomposition of poly (methyl methacrylate) (PMMA) and dissolution of ZnO nanoparticles during the carbonization process. To optimize electrochemical performance, the amount of ZnO nanoparticles was varied from 0 to 0.5, 1.5, or 2.5 wt%. As aresult, hetero-shaped mesoporous CNFs with 1.5 wt% ZnO nanoparticles (1.5ZnO-PCNF) exhibited the largest surface areaof 691.6 m2 g?1, providing sufficient electrochemical active sites. Moreover, 1.5ZnO-PCNF showed the highest mesopore volumefraction of 92.5%, leading to fast ion diffusion kinetics. The optimized 1.5ZnO-PCNF electrode showed a specific capacitanceof 120 F g?1 at a current density of 0.2 A g?1, 91.6% capacitance retention at a current density of 2 A g?1, and excellent cyclingstability up to 3,000 cycles (maintaining 75.8% of capacitance after 3,000 cycles). These improvements in performance weremainly attributed to a well-generated hetero-shaped mesoporous structure with a large specific surface area.

#Electrical double layer capacitors #Carbon nanofibers #hetero-shaped mesopore #cycling stability #rate performance

참고문헌 (34)

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M. Inagaki / 2010 / J. Power Sources 195:7880~7903

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Ki-Wook Sung / 2020 / Titanium dioxide nanoparticles dispersed in heteroatom- doped carbon nanofibers for ultrafast lithium storage / Journal of Ceramic Processing Research 21(2):269~277

S. Najib / 2019 / Nanoscale Adv 1:2817~2827

Seungil Park / 2020 / Citric acid stabilized iron oxide nanoparticles for battery- type supercapacitor electrode / Journal of Ceramic Processing Research 21(2):278~283

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