Enhanced voltage and capacitance in flexible supercapacitors using electrospun nanofiber electrolytes and CuNi2O3@N-Doped omnichannel carbon electrodes

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作者
Sathish Kumar Ponnaiah,Jihoon Bae,Jong Wook Roh,Yuho Min,Sungwon Lee
出处
期刊:Nano Convergence [Springer Nature]
卷期号:12 (1): 21-21 被引量:7
标识
DOI:10.1186/s40580-025-00485-2
摘要

Abstract Developing functional solid polymer electrolytes (SPEs) is crucial for flexible, lightweight, and portable supercapacitors. This work presents an electrospinning approach to fabricate SPEs using poly(vinyl alcohol)-sodium chloride (PVA-NaCl) nanofibers (PNNF). CuNi 2 O 3 nanoparticles deposited on nitrogen-doped omnichannel carbon nanofibers (CuNi 2 O 3 @N-OCCFs), coated onto a carbon cloth (CC), serve as the positive electrode, enhancing faradaic capacitance. Meanwhile, the rationally designed N-OCCFs, also coated onto CC, function as the negative electrode, providing a high-surface-area, and facilitating rapid electron transport. Comprehensive characterization revealed insights into the morphology and chemical composition of both electrodes and the PNNF electrolyte. An all-solid-state asymmetric flexible supercapacitor (AFSC) device, CuNi 2 O 3 @N-OCCFs-1.5//N-OCCFs-1.5, was assembled using PNNF as both the electrolyte and separator and evaluated against devices employing gel and aqueous electrolytes. The PNNF electrolyte enabled a wider potential window (2.2 V) compared to gel (2.0 V) and liquid (1.8 V) electrolytes. The AFSC achieved an impressive energy density of 63.6 Wh kg −1 at a power density of 1100 W kg −1 , with 96.2% capacitance retention after 6000 charge/discharge cycles at 10 A g⁻ 1 . When two devices were connected in series, they powered a red LED for 5.33 min and a blue LED for 1.43 min, demonstrating practical applicability. This study provides a simple and effective strategy for fabricating high-energy–density AFSCs with excellent cycling stability and broad potential for flexible electronics. Graphical Abstract
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