福建工程学院Xue Bai课题组–基于Mg-OMS-1/石墨烯作为阴极和碳分子筛作为阳极的高循环性能含水镁离子电池电容器

水性可充电镁离子电池是一种引人注目的安全、低成本和绿色的能量存储系统，但是被困在低容量阴极和极其有限的阳极材料中。因此，基于以前的研究基础，通过将钙钛矿型Mg-OMS-1与纳米线形态和片状石墨烯组合，获得Mg-OMS-1/石墨烯复合物作为阴极，表现出更高的电化学性质。在电流密度为20 mA/g时，Mg-(NO3)2电解质中单电极和复合电极的放电容量分别为150.4和194.1 mAh/g。另外，在该水性能量存储系统中探索自制碳分子筛（CMS）材料作为阳极材料，在100 mA/g下显示出64.8 mAh/g的放电容量。此外，使用复合电极材料作为阴极和CMS材料作为阳极来组装水性可再充电镁离子电池电容器装置。该系统显示出优异的循环寿命，在电流密度为100 mA/g下，800次循环后保留了98.6％的容量。

Figure 1. Mg-OMS-1/石墨烯和CMS制备工艺的示意图。

Figure 2.（a）Mg-OMS-1/石墨烯粉末的XRD图；该材料的（b）SEM图像和（c）具有不同放大率的TEM图像和（d）HRTEM图像。

Figure 3. 在三种电解质中，各种扫描速率下，阴极材料的CV曲线，包括（a）MgCl2、（b）Mg(NO3)2和（c）MgSO4。

Figure 4. Mg-OMS-1/石墨烯复合物的（a）EIS测量和（b）ZRe对ω-1/2散射图的斜率。

Figure 5. （a）Mg-OMS-1和（b）Mg-OMS-1/石墨烯的倍率性能和（c）它们在Mg(NO3)2中的循环性能。

Figure 6. CMS的（a）XRD图、（b）SEM图像；（c和d）不同放大倍数下，CMS的TEM图像。

Figure 7. CMS在Mg(NO3)2中的（a）倍率性能和（b）循环性能。

Figure 8. Mg-OMS-1/石墨烯//CMS电池电容器的（a）CV曲线和（b）循环性能。

CV curve (a) and cycle performance (b) of Mg-OMS-1/graphene//CMS battery capacitor。

相关研究成果于2019年由福建工程学院Xue Bai课题组，发表在ACS Sustainable Chem. Eng.（DOI: 10.1021/acssuschemeng.8b06288）上。原文：High-Cycle-Performance Aqueous Magnesium Ions Battery Capacitor Based on a Mg-OMS-1/Graphene as Cathode and a Carbon Molecular Sieves as Anode。