一种超级电容器用多层结构二氧化钛电极及其制备方法与流程

技术领域本发明涉及一种超级电容器电极及其制备方法。

背景技术：
柔性全固态非对称超级电容器，作为一种在可穿戴及便携式电子产品中具有良好应用前景的电化学器件，虽然其能量密度高于传统物理双电层电容器，且具有较高的功率密度，然而其能量密度远未达到可穿戴及便携式电子产品对能量密度的要求。同时，由于柔性全固态非对称超级电容器结构的原因，活性物质在整个器件中的比重较低，进一步降低了整个器件的能量密度。因此，提高其能量密度对于提高柔性全固态超级电容器的应用范围具有重要意义。

目前，在tio2电极使用比较普遍的染料敏化太阳能电池和锂离子电池电极领域，通常采用制备树枝状的电极结构和直接构筑多层tio2纳米阵列层两种策略提高tio2活性物质担载量。然而，直接在tio2纳米线或纳米棒表面生长tio2纳米线构筑树枝结构，以及直接堆叠构筑多层结构会存在两方面缺点：(1)过渡堆叠的结构会影响电解内部孔道结构，进而影响电容器运行时的离子传输；(2)tio2为宽禁带的半导体，其导电性较差，过渡堆叠会极大影响电极的导电性，明显降低活性物质利用率。

kuang等人(journaloftheamericanchemicalsociety,2014,136,6437-6445)在fto玻璃基体表面制备了超支化的tio2多层结构光阳极，组装的染料敏化太阳能电池表现出较高的短路电流和开路电压，使得整个电池表现出较高的光转化效率。amassian等人(advancedmaterials,2015,27,2859-2865)在fto玻璃表面生长超支化tio2纳米结构光电极，将其应用于钙钛矿太阳能电池和染料敏化太阳能电池，均表现出优异的电池性能。wen和wu等人(journalofmaterialschemistrya,2016,4,10593-10600)在ti基底表面先生长tio2纳米线阵列，然后在tio2纳米线上包覆tio2纳米带，制得树枝状tio2三维电极，将tio2三维电极应用于锂离子微电池，提升了电极的面积比容量，使整个电池的能量密度得到显著提高。虽然这些电极应用于太阳能电池和锂离子电池时，由于两钟电池通常运行的电流密度较小，半导体性质tio2电极导电性较差的缺点影响不明显，但是如果将这些电极应用于非对称超级电容器时，超级电容大电流放电的特性将使电极导电性差对电容性能的影响显著。

技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种应用于柔性全固态非对称超级电容器的导电性良好、高活性物质担载量的高性能多层结构tio2电极及其制备方法。

本发明的多层结构tio2电极是一种以0.05～0.1mm厚的ti片作为基体，活性物质层由内外两层不同结构性质的tio2纳米线阵列层组成，在两层tio2纳米线阵列层之间存在着碳包覆过渡层的电极；其中，内层tio2纳米线阵列层直接生长在ti基体上，无定形碳包覆在内层tio2纳米线表面，内层tio2纳米线阵列之间存在尺寸均一的碳球，外层tio2纳米线阵列生长在碳包覆过渡层之上；tio2纳米线的直径为30～50nm，纳米线长度为500nm～2.0μm，纳米线的晶相结构为锐钛矿相和tio2-ii相的混合相结构。内层tio2纳米线的碳包覆层厚度为2～10nm，内层纳米线阵列之间的纳米碳球直径为50～150nm，碳包覆层和纳米碳球均为无定形碳。

上述多层结构tio2电极的制备方法如下：

(1)ti片前处理：将ti片在丙酮和乙醇中各超声清洗20分钟，将清洗后的ti片在由hcl质量浓度为5.0％，hno3质量浓度为16.3％的混合酸中酸洗2分钟，将酸洗后的ti片在去离子水中清洗10～30分钟，得到前处理ti片；

(2)内层tio2纳米线阵列层的生长及氢化处理：将步骤(1)得到的前处理ti片放入温度为80℃的含有三聚氰胺和硝酸的浓双氧水中浸泡反应24-48小时，反应停止后采用去离子水冲洗电极后在空气中室温干燥后，将得到的ti片在h2气氛的管式炉中200～450℃下热处理0.5～3h，得到氢化tio2电极；

(3)内层tio2纳米线阵列层的碳包覆处理：将步骤(2)得到的氢化tio2电极放入到0.1～2m的葡萄糖或者蔗糖溶液中，转入到水热反应釜后，在180℃条件下反应12～36小时，得到碳包覆氢化tio2电极。

(4)外层tio2纳米线阵列层的生长及氢化处理：将步骤(3)得到的碳包覆氢化tio2电极和步骤(1)制得的前处理ti片放入温度为80℃的含有三聚氰胺和硝酸的浓双氧水中浸泡反应24-48小时，反应停止后采用去离子水冲洗电极后在空气中室温干燥后，将得到的碳包覆氢化tio2电极片在h2气氛的管式炉中200～450℃下热处理0.5～3h，得到多层结构tio2电极。

所述双氧水的质量浓度为20％～35％，三聚氰胺含量为1～3g/l，硝酸质量浓度为1％～2％；

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、制备的多层结构tio2电极活性物质tio2的担载量高，可达5mgcm^-2，两层tio2纳米线阵列层中间存在的碳包覆过渡层起到了良好的过渡支撑和提供导电网络的两方面作用。一方面，稳定内层tio2纳米线阵列层的同时为外层tio2纳米线阵列层提供过渡支撑，使得到的三维结构连续规整；另一方面，碳过渡层在整个电极中形成了连续规整的碳三维网络，是原本需要在导电性不好的tio2半导体相传导的电子改为有碳包覆过渡层传导，极大提高了电极的导电性，有利于提高活性物质利用率，提高电极的面积比电容量及综合性能。

2、制备的多层结构tio2电极可作为非对称超级电容器的负极，可在0～-1.4vvssce电位范围运行，电极的面积比电容量最高可达710.7mfcm^-2，以本发明制备的多层结构tio2电极为负极，以mno2电极为正极，以licl/pva凝胶为电解质(licl浓度为5m，pva含量为100g/l溶液)组装的柔性全固态非对称超级电容器的面积比电容量最高可达218.6mfcm^-2，质量比电容量最高为96.9mahg^-1；结构优化后的非对称超级电容器，在体积功率密度为61.0mwcm^-3的体积能量密度为9.6mwhcm^-3，即使在体积功率密度为1.1wcm^-3时的体积能量密度仍为4.8mwhcm^-3，质量功率密度为349.0wkg^-3时的能量密度高达90.3whkg^-3；同时，超级电容器表现出优异的循环性能，10000次充放电循环后的容量保持率最高可达到75.8％。

附图说明

图1是本发明获得的多层结构tio2电极的微观结构示意图。

图2是本发明实施例1、2、3、4获得的多层结构tio2电极活性物质的x射线衍射谱图。

图3是本发明实施例1获得的多层结构tio2电极外层氢化tio2纳米线阵列层的扫描电子显微镜图。

图4是本发明实施例1获得的多层结构tio2电极内层碳包覆氢化tio2纳米线阵列层的扫描电子显微镜图。

图5是本发明实施例2获得的多层结构tio2电极外层氢化tio2纳米线阵列层的扫描电子显微镜图。

图6是本发明实施例1获得的多层结构tio2电极外层氢化tio2纳米线阵列层的透射电子显微镜图。

图7是本发明实施例1获得的多层结构tio2电极外层氢化tio2纳米线阵列层的高分辨透射电子显微镜图。

图8是本发明实施例1获得的多层结构tio2电极内层碳包覆氢化tio2纳米线阵列层的高分辨透射电子显微镜图。

图9是本发明实施例1获得的多层结构tio2电极在5mvs^-1的循环伏安曲线图。

图10是本发明实施例1获得的多层结构tio2电极在不同电流密度下的充放电曲线图。

图11是本发明实施例1获得的多层结构tio2电极在不同充放电电流密度下的面积比电容量曲线图。

图12是以本发明实施例1获得的多层结构tio2电极为负极，以mno2电极为正极，以5mlicl/pva凝胶为电解质组装的全固态非对称超级电容器在不同电位扫描速度下的循环伏安曲线图。

图13是以本发明实施例1获得的多层结构tio2电极为负极，以mno2电极为正极，以5mlicl/pva凝胶为电解质组装的全固态非对称超级电容器在不同电流密度下的充放电曲线图。

图14是以本发明实施例1获得的多层结构tio2电极为负极，以mno2电极为正极，以5mlicl/pva凝胶为电解质组装的全固态非对称超级电容器在不同功率密度下的体积能量密度图。

具体实施方式

实施例1

将厚度为0.05mm，面积为1cm²的ti片在丙酮和乙醇中各超声清洗20分钟，将清洗后的ti片在由hcl质量浓度为5.0％，hno3质量浓度为16.3％的混合酸中酸洗2分钟，将酸洗后的ti片在去离子水中清洗10分钟，得到前处理ti片。将制得的前处理ti片放入温度为80℃，体积为30ml的含三聚氰胺浓度为1g/l、硝酸质量浓度为1％的质量浓度为20％的双氧水中浸泡反应48小时，反应停止后采用去离子水冲洗电极后在空气中室温干燥后，将得到的ti片在h2气氛的管式炉中300℃下热处理2h，得到氢化tio2电极。然后，将得到的氢化tio2电极放入到0.2m的葡萄糖溶液中，转入到水热反应釜后，在180℃条件下反应12小时，得到碳包覆氢化tio2电极。将得到的碳包覆氢化tio2电极和上述制得的前处理ti片放入30ml温度为80℃的含三聚氰胺浓度为1g/l、硝酸质量浓度为1％的质量浓度为20％的双氧水中浸泡反应48小时，反应停止后采用去离子水冲洗电极后在空气中室温干燥后，将得到的碳包覆氢化tio2电极片在h2气氛的管式炉中300℃下热处理2h，得到多层结构tio2电极。

电极为由内层碳包覆氢化tio2纳米线阵列层、碳微球包覆过渡层和外层氢化tio2纳米线阵列层组成的多层tio2结构。纳米线的直径为30nm，纳米线长度为500nm，纳米线的晶相结构为锐钛矿相和tio2-ii相的混合相结构。内层tio2纳米线的碳包覆层厚度为7nm，内层纳米线阵列之间的纳米碳球直径为80nm，碳包覆层和纳米碳球均为无定形碳。制得的多层结构tio2电极可用于非对称超级电容器的负极，在0～-1.4vvssce电位范围运行，电极的面积比电容量为710.7mfcm^-2，以制得的多层结构tio2电极为负极，以mno2电极为正极，以licl/pva凝胶为电解质(licl浓度为5m，pva含量为100g/l溶液)组装的柔性全固态非对称超级电容器的面积比电容量为218.6mfcm^-2，质量比电容量为96.9mahg^-1，在体积功率密度为61.0mwcm^-3的体积能量密度为9.6mwhcm^-3，即使在体积功率密度为1.1wcm^-3时的体积能量密度仍为4.8mwhcm^-3，质量功率密度为349.0wkg^-3时的能量密度高达90.3whkg^-3。同时，该非对称全固态超级电容器表现出优异的循环性能，10000次充放电循环后的容量保持率为65.7％。

如图1所示，可以看出得到的多层结构tio2电极的活性物质层由内外两层不同结构性质的tio2纳米线阵列层组成，在两层tio2纳米线阵列层之间存在着碳包覆过渡层。其中，内层tio2纳米线阵列层直接生长在ti基体上，无定形碳包覆在内层tio2纳米线表面，内层tio2纳米线阵列之间存在尺寸均一的碳球，外层tio2纳米线阵列生长在碳包覆过渡层之上。

如图2所示，得到的多层结构tio2电极的活性物质tio2主要有锐钛矿相和tio2-ii相组成，少数样品会出现少量金红石相。

如图3和图4所示，可以看出，可获得较规整的纳米线阵列结构，尺寸均一的碳球均匀分布于内层tio2纳米线阵列层中。

如图6所示，可以看出tio2纳米线的直径为30～50nm，纳米线长度为500nm～2.0μm。

如图7和图8所示，可以看出外层tio2纳米线为单晶结构，晶面间距0.285nm对应于tio2-ii相的(111)晶面，同时表明tio2纳米线沿<111>晶向生长，内层碳包覆tio2纳米线为多晶结构，碳包覆过程使tio2纳米线由单晶转化成多晶，表明碳包覆过程渗碳引发tio2发生相转变。

如图9所示，获得的多层结构tio2电极在0.5mna2so4电解液中，扫速为5mvs^-1的循环伏安曲线可以看出电极可在-1.4～0v(vssce)电位范围内运行，未出现氢析出电流法，表明电极具有较高的her过电位，是理想的非对称超级电容器负极。

如图10所示，获得的多层结构tio2电极在不同电流密度下的充放电曲线可以看出，在不同充放电电流密度下，电极均出现对称性较好的三角形充放电曲线，表现出良好的电容特性、可逆性及高库伦效率。

如图11所示，获得的多层结构tio2电极在不同充放电电流密度下的面积比电容量可见，电极的面积面积比电容量达710.7mfcm^-2。

如图12所示，获得的多层结构tio2电极为负极，以mno2电极为正极，以5mlicl/pva凝胶为电解质组装的全固态非对称超级电容器在不同电位扫描速度下的循环伏安曲线图可见，其电压窗口高达2.4v，是目前报道的电压窗口最高的以tio2基电极为负极的水系非对称超级电容器。

如图13所示，获得的多层结构tio2电极为负极，以mno2电极为正极，以5mlicl/pva凝胶为电解质组装的全固态非对称超级电容器在不同电流密度下的充放电曲线图可见，充放电的电压窗口为2.4v，充放电曲线在不同电流密度下均为对称性较好的三角形曲线，表现出电极良好的电容特性、可逆性及高库伦效率。

如图14所示，获得的多层结构tio2电极为负极，以mno2电极为正极，以5mlicl/pva凝胶为电解质组装的柔性全固态非对称超级电容器在不同功率密度下的能量密度曲线可见，电容器在349.0wkg^-1的功率密度下柔性全固态非对称超级电容器的能量密度为90.3whkg^-1。

实施例2

将厚度为0.1mm，面积为5cm²的ti片在丙酮和乙醇中各超声清洗20分钟，将清洗后的ti片在由hcl质量浓度为5.0％，hno3质量浓度为16.3％的混合酸中酸洗2分钟，将酸洗后的ti片在去离子水中清洗10分钟，得到前处理ti片。将制得的前处理ti片放入300ml温度为80℃的含三聚氰胺浓度为1g/l、硝酸质量浓度为1％的质量浓度为20％的双氧水中浸泡反应36小时，反应停止后采用去离子水冲洗电极后在空气中室温干燥后，将得到的ti片在h2气氛的管式炉中450℃下热处理0.5h，得到氢化tio2电极。然后，将得到的氢化tio2电极放入到0.1m的蔗糖溶液中，转入到水热反应釜后，在180℃条件下反应36小时，得到碳包覆氢化tio2电极。将得到的碳包覆氢化tio2电极和前述制得的前处理ti片放入300ml温度为80℃的含三聚氰胺浓度为1g/l、硝酸质量浓度为2％的质量浓度为35％的双氧水中浸泡反应24小时，反应停止后采用去离子水冲洗电极后在空气中室温干燥后，将得到的碳包覆氢化tio2电极片在h2气氛的管式炉中350℃下热处理0.5h，得到多层结构tio2电极。

电极为由内层碳包覆氢化tio2纳米线阵列层、碳微球包覆过渡层和外层氢化tio2纳米线阵列层组成的多层tio2结构。纳米线的直径为50nm，纳米线长度为800nm，纳米线的晶相结构为锐钛矿相和tio2-ii相的混合相结构。内层tio2纳米线的碳包覆层厚度为2nm，内层纳米线阵列之间的纳米碳球直径为80nm，碳包覆层和纳米碳球均为无定形碳。制得的多层结构tio2电极可用于非对称超级电容器的负极，在0～-1.4vvssce电位范围运行，电极的面积比电容量为680.8mfcm^-2，以制得的多层结构tio2电极为负极，以mno2电极为正极，以licl/pva凝胶为电解质(licl浓度为5m，pva含量为100g/l溶液)组装的柔性全固态非对称超级电容器的面积比电容量为198.5mfcm^-2，质量比电容量为92.7mahg^-1，在体积功率密度为78.0mwcm^-3的体积能量密度为8.6mwhcm^-3，即使在体积功率密度为1.0wcm^-3时的体积能量密度仍为4.5mwhcm^-3，质量功率密度为354.0wkg^-3时的能量密度高达86.8whkg^-3。同时，该非对称全固态超级电容器表现出优异的循环性能，10000次充放电循环后的容量保持率为75.8％。

如图2所示，得到的多层结构tio2电极的活性物质tio2主要有锐钛矿相和tio2-ii相组成，少数样品会出现少量金红石相。

如图5所示，可以看出，虽然本实施例的一些制备参数与实施例不一样，均可获得较规整的纳米线阵列结构，尺寸均一的碳球均匀分布于内层tio2纳米线阵列层中。

实施例3

将厚度为0.75mm，面积为20cm²的ti片在丙酮和乙醇中各超声清洗20分钟，将清洗后的ti片在由hcl质量浓度为5.0％，hno3质量浓度为16.3％的混合酸中酸洗2分钟，将酸洗后的ti片在去离子水中清洗30分钟，得到前处理ti片。将制得的前处理ti片放入1l温度为80℃的含三聚氰胺浓度为2g/l、硝酸质量浓度为1.5％的质量浓度为28％的双氧水中浸泡反应24小时，反应停止后采用去离子水冲洗电极后在空气中室温干燥后，将得到的ti片在h2气氛的管式炉中300℃下热处理2h，得到氢化tio2电极。然后，将得到的氢化tio2电极放入到2.0m的葡萄糖溶液中，转入到水热反应釜后，在180℃条件下反应12小时，得到碳包覆氢化tio2电极。将得到的碳包覆氢化tio2电极和前述制得的前处理ti片放入1l温度为80℃的含三聚氰胺浓度为1g/l、硝酸质量浓度为1.5％的质量浓度为30％的双氧水中浸泡反应36小时，反应停止后采用去离子水冲洗电极后在空气中室温干燥后，将得到的碳包覆氢化tio2电极片在h2气氛的管式炉中300℃下热处理3h，得到多层结构tio2电极。

电极为由内层碳包覆氢化tio2纳米线阵列层、碳微球包覆过渡层和外层氢化tio2纳米线阵列层组成的多层tio2结构。纳米线的直径为40nm，纳米线长度为2μm，纳米线的晶相结构为锐钛矿相和tio2-ii相的混合相结构。内层tio2纳米线的碳包覆层厚度为10nm，内层纳米线阵列之间的纳米碳球直径为80nm，碳包覆层和纳米碳球均为无定形碳。制得的多层结构tio2电极可用于非对称超级电容器的负极，在0～-1.4vvssce电位范围运行，电极的面积比电容量为640.8mfcm^-2，以制得的多层结构tio2电极为负极，以mno2电极为正极，以licl/pva凝胶为电解质(licl浓度为5m，pva含量为100g/l溶液)组装的柔性全固态非对称超级电容器的面积比电容量为178.6mfcm^-2，质量比电容量为78.9mahg^-1，在体积功率密度为69.0mwcm^-3的体积能量密度为7.6mwhcm^-3，即使在体积功率密度为1.0wcm^-3时的体积能量密度仍为4.4mwhcm^-3，质量功率密度为289.0wkg^-3时的能量密度高达78.3whkg^-3。同时，该非对称全固态超级电容器表现出优异的循环性能，10000次充放电循环后的容量保持率为68.9％。

如图2所示，得到的多层结构tio2电极的活性物质tio2主要有锐钛矿相和tio2-ii相组成，少数样品会出现少量金红石相。

实施例4

将厚度为0.5mm，面积为2cm²的ti片在丙酮和乙醇中各超声清洗20分钟，将清洗后的ti片在由hcl质量浓度为5.0％，hno3质量浓度为16.3％的混合酸中酸洗2分钟，将酸洗后的ti片在去离子水中清洗30分钟，得到前处理ti片。将制得的前处理ti片放入1l温度为80℃的含三聚氰胺浓度为3g/l、硝酸质量浓度为1.0％的质量浓度为20％的双氧水中浸泡反应40小时，反应停止后采用去离子水冲洗电极后在空气中室温干燥后，将得到的ti片在h2气氛的管式炉中200℃下热处理3h，得到氢化tio2电极。然后，将得到的氢化tio2电极放入到1.0m的葡萄糖溶液中，转入到水热反应釜后，在180℃条件下反应24小时，得到碳包覆氢化tio2电极。将得到的碳包覆氢化tio2电极和前述制得的前处理ti片放入1l温度为80℃的含三聚氰胺浓度为2g/l、硝酸质量浓度为1.5％的质量浓度为30％的双氧水中浸泡反应36小时，反应停止后采用去离子水冲洗电极后在空气中室温干燥后，将得到的碳包覆氢化tio2电极片在h2气氛的管式炉中200℃下热处理2.5h，得到多层结构tio2电极。

电极为由内层碳包覆氢化tio2纳米线阵列层、碳微球包覆过渡层和外层氢化tio2纳米线阵列层组成的多层tio2结构。纳米线的直径为45nm，纳米线长度为1.5μm，纳米线的晶相结构为锐钛矿相和tio2-ii相的混合相结构。内层tio2纳米线的碳包覆层厚度为5nm，内层纳米线阵列之间的纳米碳球直径为150nm，碳包覆层和纳米碳球均为无定形碳。制得的多层结构tio2电极可用于非对称超级电容器的负极，在0～-1.4vvssce电位范围运行，电极的面积比电容量为703.8mfcm^-2，以制得的多层结构tio2电极为负极，以mno2电极为正极，以licl/pva凝胶为电解质(licl浓度为5m，pva含量为100g/l溶液)组装的柔性全固态非对称超级电容器的面积比电容量为206.8mfcm^-2，质量比电容量为87.8mahg^-1，在体积功率密度为65.0mwcm^-3的体积能量密度为8.8mwhcm^-3，即使在体积功率密度为0.9wcm^-3时的体积能量密度仍为4.2mwhcm^-3，质量功率密度为320.6wkg^-3时的能量密度高达79.2whkg^-3。同时，该非对称全固态超级电容器表现出优异的循环性能，10000次充放电循环后的容量保持率为69.8％。

如图2所示，得到的多层结构tio2电极的活性物质tio2主要有锐钛矿相和tio2-ii相组成，少数样品会出现少量金红石相。

实施例5

将厚度为0.8mm，面积为8cm²的ti片在丙酮和乙醇中各超声清洗20分钟，将清洗后的ti片在由hcl质量浓度为5.0％，hno3质量浓度为16.3％的混合酸中酸洗2分钟，将酸洗后的ti片在去离子水中清洗30分钟，得到前处理ti片。将制得的前处理ti片放入1.2l温度为80℃的含三聚氰胺浓度为2.5g/l、硝酸质量浓度为1.8％的质量浓度为20％的双氧水中浸泡反应40小时，反应停止后采用去离子水冲洗电极后在空气中室温干燥后，将得到的ti片在h2气氛的管式炉中300℃下热处理2h，得到氢化tio2电极。然后，将得到的氢化tio2电极放入到1.0m的葡萄糖溶液中，转入到水热反应釜后，在180℃条件下反应28小时，得到碳包覆氢化tio2电极。将得到的碳包覆氢化tio2电极和前述制得的前处理ti片放入1l温度为80℃的含三聚氰胺浓度为2g/l、硝酸质量浓度为1.5％的质量浓度为30％的双氧水中浸泡反应36小时，反应停止后采用去离子水冲洗电极后在空气中室温干燥后，将得到的碳包覆氢化tio2电极片在h2气氛的管式炉中200℃下热处理1.5h，得到多层结构tio2电极。

电极为由内层碳包覆氢化tio2纳米线阵列层、碳微球包覆过渡层和外层氢化tio2纳米线阵列层组成的多层tio2结构。纳米线的直径为35nm，纳米线长度为1.2μm，纳米线的晶相结构为锐钛矿相和tio2-ii相的混合相结构。内层tio2纳米线的碳包覆层厚度为4nm，内层纳米线阵列之间的纳米碳球直径为100nm，碳包覆层和纳米碳球均为无定形碳。制得的多层结构tio2电极可用于非对称超级电容器的负极，在0～-1.4vvssce电位范围运行，电极的面积比电容量为694.8mfcm^-2，以制得的多层结构tio2电极为负极，以mno2电极为正极，以licl/pva凝胶为电解质(licl浓度为5m，pva含量为100g/l溶液)组装的柔性全固态非对称超级电容器的面积比电容量为199.7mfcm^-2，质量比电容量为88.9mahg^-1，在体积功率密度为68.4mwcm^-3的体积能量密度为8.7mwhcm^-3，即使在体积功率密度为0.95wcm^-3时的体积能量密度仍为4.3mwhcm^-3，质量功率密度为312.9wkg^-3时的能量密度高达77.8whkg^-3。同时，该非对称全固态超级电容器表现出优异的循环性能，10000次充放电循环后的容量保持率为74.9％。