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貴州大學Jiao-Jing Shao課題組--微波紋石墨烯片可實現高性能全固態薄膜超級電容器
      由于石墨烯的非凡特性和對可穿戴電子產品的日益增長的興趣,全固態柔性石墨烯基薄膜超級電容器已得到廣泛研究。然而,石墨烯片之間的強π-π相互作用降低了電解質離子的可及表面積,這損害了電化學性能。為了解決該問題,在液體中直接還原了基于氧化石墨烯(GO)的凝膠膜前體,并且GO片之間的水分子充當層間間隔物,這顯著降低了層間吸引力和摩擦力。石墨烯片由于面內收縮力而收縮,這是因為在還原過程中GO片上的官能團被去除,從而形成了獨立的波紋狀石墨烯基薄膜。這種波紋狀形態有效地減輕了片材的緊密堆積,從而導致更多的表面積暴露于電解質離子中。電化學測量表明,使用這種基于波紋石墨烯的薄膜作為有源電極的柔性薄膜超級電容器顯示出大的比電容(127 mF cm-2,107 F cm-3),超高的體積能量密度(53.6 W L-1時為14.8 Wh L-1;10.4 Wh L-1為1.134 kW L-1),并且具有出色的電容保持能力,遠遠超過了許多以前報道的基于獨立式石墨烯的薄膜超級電容器的電容保持能力。
 
 
Figure 1. 制備rGO/CNT-c和rGO/CNT-f的示意圖。
 
 
Figure 2. (a)柔性rGO/CNT-c膜的光學照片。(b)rGO/CNT-f和(c)rGO/CNT-c表面形態的SEM圖像。GO/CNT-c和rGO/CNT-f的(d)XRD圖,(g)氮吸附/解吸等溫線,(h)孔徑分布,以及(i)應力應變曲線。
 
 
Figure 3. 基于rGO/CNT-f和rGO/NT-c的全固態薄膜超級電容器的(a)CV曲線,(b)GCD曲線,(c)奈奎斯特圖,(d)相角與頻率的波特圖;基于rGO/CNT-c的薄膜超級電容器,e)不同掃描速率下的CV曲線,(f)在不同電流密度下的GCD曲線,(g)面積和體積比電容與電流密度的關系,(h)循環性能和庫侖效率。(i)與先前報道的許多其他基于石墨烯的薄膜超級電容器相比,本研究的Ragone圖
 
 
Figure 4. (a)CV曲線,(b)GCD曲線,以及具有不同質量活性電極材料負載的rGO CNT-c薄膜超級電容器的(c)Bode圖和(d)電導率。(e)在不同電流密度下的實際比電容與質量負載的關系。(f)在不同電流密度下的體積比電容與質量負載的關系。(g)比較rGO/CNT-c薄膜超級電容器與許多其他基于石墨烯的薄膜超級電容器的面積和體積電容
 
 
Figure 5. rGO/CNT-c薄膜超級電容器在不同彎曲角度下,(a)10 mV/s下的CV和(b)在0.5 mA cm-2時的GCD曲線。(c)彎曲角度為90°時,電容保持率是循環次數的函數。(d)串聯連接的單個、兩個和三個rGO/CNT-c薄膜超級電容器的器件,以及它們相應的(e)CV曲線和(f)GCD曲線。(g)并聯連接的單個、兩個和三個rGO/CNT-c薄膜超級電容器的器件,其(h)GCD曲線。(i)由串聯的裝置供電的,最低工作電勢為3 V的照明燈泡的光學照片。
 
      相關研究成果于2020年由貴州大學Jiao-Jing Shao課題組,發表在Carbon(doi.org/10.1016/j.carbon.2020.01.019)上。原文:Micro-corrugated graphene sheet enabled high-performance all-solidstate film supercapacitor。

轉自《石墨烯雜志》公眾號:

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