Flexible, Thermally Stable, and Ultralightweight Polyimide-CNT Aerogel Composite Films for Energy Storage Applications
Notice bibliographique
Résumé
Polyimide (PI) aerogels are promising in various fields of application, ranging from thermal insulators to aerospace. However, they are typically in the form of a bulk monolith, which suffers from a lack of conformability and drapability. Moreover, their electrical conductivity is limited, and they mainly display an insulative behavior. These shortcomings can limit the applications of PI aerogels in energy storage systems, which require ultralightweight flexible conductive films, which at the same time offer high thermal stability, ultralow density, and high surface area. To overcome these obstacles, the present study reports the fabrication of PI-carbon nanotube (PI-CNT) aerogel composite films with varying CNT content prepared through a sol–gel preparation method, followed by a supercritical drying procedure. Compared to pristine PI aerogels, which displayed a large shrinkage and density of 18.3% and 0.12 g cm –3, respectively, the incorporation of only 5 wt % CNTs resulted in a significant reduction of both shrinkage and density to only 11.5% and 0.10 g cm –3, respectively. This suggests the importance of CNTs in improving the dimensional stability of aerogels and creating a robust network. Further characterizations showed that incorporation of 5 wt % CNTs also resulted in the highest pore volume (1.25 cm 3 g –1 ), highest surface area (324 m 2 g –1 ), highest real permittivity (80), highest electrical conductivity (3 × 10 –1 S m –1 ), and ultrahigh service temperature (575 °C). It was also shown that the aerogel films can withstand a large degree of bending, can be twisted, and can be fully rolled with no obvious cracks propagated in the structure. The combined outstanding properties of the developed aerogel composite films make them promising potential candidates for supercapacitor electrodes. Therefore, the electrochemical performance of the devices based on aerogel electrodes was further studied. The device demonstrated a high energy density of 2.6 Wh kg –1 at a power density of 303.8 W kg –1 . The total capacitance after 5000 cycles was 91.8% of the initial capacitance, which indicated excellent stability and durability of the device. Overall, this work provides a facile yet effective methodology for the development of high-performance aerogel materials for energy storage applications.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».