電化學超級電容器的電極材料（西科大等柔性石墨烯紙）

2023-10-04 00:38:31 2

成果簡介

柔性電極是製造可穿戴超級電容器的關鍵部件。本文，Xi'an Research Institute of High Technology 的Dr. Gu Liu*（第一作者）與西安科技大學Prof. Shanxin Xiong等研究人員在《ChemistrySelect》期刊發表名為「Fabrication of Flexible Graphene Paper/MnO2 Composite Supercapacitor Electrode through Electrodeposition of MnO2 Nanoparticles on Graphene Paper」的論文，研究提出了一種快速方便的方法，通過簡單的一步法大規模製備石墨烯紙（GP）作為柔性集流體。通過電化學沉積方法獲得了GP和MnO2集成的複合電極作為柔性超級電容器，無需使用粘合劑或導電劑。

電極的基板（GP）不僅提供機械強度，而且有助於儲能能力。MnO 2沉積在GP表面的納米顆粒進一步提高了複合材料的電化學性能。在 1 A/g 的電流密度下，純GP可以提供184F/g 的比電容。在1A/g的電流密度下，沉積時間為30 s的GP/MnO 2複合材料的比電容高達410 F/g。這裡介紹的方法顯示出在實際儲能設備中開發柔性電極材料的巨大潛力。   

圖文導讀

圖1、用HI還原GO製備GP的過程。

圖2、GP-1 (a)、GP-3 (b) 和 GP-5 (c) 的 SEM 圖像。

圖3、(a) 放大製備的GP 。(b)具有良好柔韌性的1×5 cm 2 GP 片材。

圖4、沉積時間分別為 10 s (a)、30 s (b) 和 50 s (c)的 GP/MnO 2複合材料的SEM 圖像。

圖5、GP、MnO 2和GP/MnO 2複合材料的FTIR光譜(a)、拉曼光譜(b) 。

圖6、在1A/g電流密度下，(a) 不同沉積時間的複合電極材料，(b) MnO 2、GP/MnO 2和 GP 的GCD 曲線。(c) 不同電流密度下單一材料和複合電極材料的比電容。(d) GP/MnO 2 -30s 複合電極材料在5 A/g電流密度下長期充放電過程中的循環穩定性。(e) 具有不同沉積時間的複合電極材料的奈奎斯特圖。

小結

總之，通過簡單的一步還原方法製備了輕量級 (0.2 g/cm 3 )、高電導率 (16 Ω/sq)的 GP。通過電化學沉積，成功製備了GP/MnO 2複合材料。綜上所述，這種方便和大規模的方法為生產高性能和低成本電極材料，用於儲能設備應用提供了一種有效且有前景的方法。

文獻：https://doi.org/10.1002/slct.202101207