本文要点:
简便的水热,物理压制和激光雕刻方法来制造具有超高面能量密度和强大柔韧性的高负载石墨烯基MSC
成果简介
具有高性能和灵活性的微型超级电容器(MSC)可以满足小型化电子设备的需求。石墨烯和还原石墨烯氧化物(rGO)的优势,例如高比表面积,良好的导电性,机械性能和电化学稳定性,使其成为MSCs柔性电极的有希望的候选者。但是,基于石墨烯的MSC的低质量负载和双电层电容器(EDLC)机制导致低的区域电化学性能,这是小型化电源的关键参数。本文,兰州大学Yirong Zhao等研究人员在《ACS Appl. Energy Mater.》期刊发表名为“Facile Fabrication of Flexible Graphene-Based Micro-Supercapacitors with Ultra-High Areal Performance”的论文,研究通过水热,物理压制和激光雕刻方法展示了一种高负荷(21.1 mg cm –2)的石墨烯基MSC。
重要的是,对称MSC的面电容高达569.5 mF cm –2。同时,MSC展现出极佳的79.1μWhcm -2的面能量密度,这在研究报告中显示的石墨烯基MSC中具有优异的性能。同时,MSC还显示出长期的循环稳定性(在20000次循环后具有98.8%的电容保持率)和强大的柔韧性(在从0到180°的弯曲角度下,电容无衰减,在2000次弯曲循环后,电容保持率达98.4%)。因此,这项工作提供了一种简便的方法来大大提高基于石墨烯的MSC的区域电化学性能,这在更广泛的应用中很有希望
图文导读

图1.基于rGO气凝胶的MSC的制造过程示意图。

图2.(a)MSC叉指电极的数字图像。rGO气凝胶的SEM图像(b,c)和TEM图像(d,e)。(f)GO和rGO气凝胶的拉曼光谱。

图3.(a–c)rGO纸的横截面SEM图像。
(d)在2 mA cm –2的电流密度下的GCD曲线,
(e)MSC-5,MSC-10和MSC-20的速率性能。
(f)不同扫描速率下的CV曲线,
(g)不同电流密度下的GCD曲线,
(h)奈奎斯特图,
(i)MSC-20的循环性能曲线。

图4.基于rGO气凝胶的MSC-20的Ragone图。

图5. MSC设备的灵活性测试

图6.串联和并联MSC的电化学表征
小结
总之,本全提供了一种新方法,可以使用简便的水热,物理压制和激光雕刻方法来制造具有超高面能量密度和强大柔韧性的高负载石墨烯基MSC。由于石墨烯的高负载和整体3D结构,MSC表现出优异的电化学性能。这项工作证明了一种简便的方法来制造具有超高电化学性能和强韧性的高负载石墨烯基MSC,这将极大地丰富边界电子设备的利用率。
文献:
