超级电容器(SCs)能量密度低是制约其发展的主要因素之一。具有较高理论电容的WO3是理想阳极电极材料，但其窄的电位窗口和低的电导率，导致其电容性能不高。本文采用水热法和电沉积法制备了高电化学活性的聚(吲哚-5-羧酸)(P5-ICA)包裹氧空位WO3垂直纳米线阵列。制备的P5-ICA@WO3电极具有三维多孔纳米结构，其不仅提供了较大的表面积，而且有利于电解质离子的渗透和电子的传输。研究发现，P5-ICA@WO3纳米线阵列具有高面积比电容(在4 mAcm-2时为1430 mFcm-2)和长循环稳定性(在6000次循环后为电容保持率94%)，其器件在1.4 mWcm-2的功率密度下可以提供137.6Whcm-2的高能量密度。

P5-ICA@WO3纳米线阵列电极制备示意图。

三个柔性P5-ICA@WO3的SEM图像:WP-1 (A,B)，WP-2 (C,D)，WP-3 (E,F)。WP-2的TEM和HR-TEM图像(G,H)。插图:WP-2的SEAD模式。

(A)WO3、P5-ICA和WP-2的XRD谱图。(B-D)WP-2的XPS光谱:(B)W4f，(C)N1s，(D)O1s。

在扫描速率为80 mVs-1和电流密度为4 mAcm-2时，不同电极的CV(A)和GCD(B)曲线。三种复合材料的CV(C)和GCD曲线(F)。不同扫描速率和电流密度下WP-2的CV(D)和GCD(G)曲线。(E)b值拟合曲线。(H)面积比电容随电流密度的变化曲线。(I)WO3、P5-ICA和WP-2电极在电流密度为64 mAcm-2时的容量保留和EIS谱图。

WP-2//WP-2SSC装置的电化学性能。(A)不同扫描速率下的CV曲线。(B)不同电流密度下的GCD曲线。(C)比电容随电流密度的变化曲线。(D)描述能量密度作为功率密度函数的Ragone图。(E)奈奎斯特图(插图为放大的奈奎斯特图和拟合的等效电路)。(F)电流密度为16mAcm-2时的循环稳定性，插图:第一次和第5000次充放电循环的对比图。

  综上，采用简单的水热法和电沉积法在碳布上成功制备了P5-ICA@WO3垂直纳米线阵列。三维多孔P5-ICA@WO3提供了大的表面积，促进了电子传递和电解质离子的扩散，P5-ICA阻止了WO3纳米线在充放电循环中的脱离。同时，P5-ICA与WO3耦合使工作电压变宽。优化后的P5-ICA@WO3电极在4 mAcm-2时获得1430 mFcm-2的高面比电容，具有良好的倍率性能和长周期稳定性。利用P5-ICA@WO3组装的对称型超级电容器(SSc)在1.4 mWcm-2的功率密度下显示出137.6 Whcm-2的高面能密度。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.est.2023.109401

Conductingpolymers/oxygenvacanciesWO3vertically nanowire arrays supported on carbon cloth as advanced electrodes for high-performancesupercapacitors