使用基于石墨烯的电极的柔性固态超级电容器

学术界和工业界都在研究石墨烯基电极。研究人员一直在寻找新的方法来提高石墨烯基电极的效率和性能。

来自中国的一个研究团队现在已经开发出一种石墨烯/活性炭电极，其表面覆盖有二氧化锰(MnO)₂)用于柔性固态超级电容器的微球。

近年来，新石墨烯基电极的电池和超级电容器的开发呈指数级增长。从纯石墨烯电极，到石墨烯涂层电极，涂层石墨烯电极和复合石墨烯电极，该场变得显着。

在很长一段时间内，活性炭是第一个也是最广泛使用的电极，后来又成为石墨、石墨烯的替代品。新的碳质电极一直在出现，无论使用的碳同素异形体如何，都在不断取得小的进步。

由于新的和下一代技术的需求，工业从工业产生了大的压力，以生产具有高效率和优异（或新颖的）特性的新电极。

来自中国的研究人员现在已经制造了高电容核素类型MNO₂在由石墨烯和活性炭组成的复合电极膜上的微球，用作超级电容材料。

研究人员使用舒适的真空过滤过程通过两步粘合剂自组装方法制造了电极。

石墨烯氧化片是用改良的Hummers方法制作的，活性炭是用一系列湿化学和碳化技术从废纤维板材料中提取的。亚博网站下载

然后用超声波方法将活性炭颗粒分散在石墨烯薄片yabo214中，形成柔性薄膜，然后沉积MnO₂微球在可控和可调的方式使用电沉积过程。

通过取两件电极膜来制造超级电容器装置本身，并联将它们的聚乙酸乙烯酯（PVA）凝胶电解质掺入，用镍泡沫包装装置并使部件进行高压将它们整合在一起。

活性炭颗粒的分散有利于电解质离子的高效传输和MnO的沉积yabo214₂微球，通过简单的调节反应时间来控制。

研究人员使用扫描电子显微镜(SEM, JEOL JSM-7001F)、透射电子显微镜(TEM, JEM-1010)、场发射扫描电子显微镜(FESEM, SU8010)对电极进行了表征。x射线衍射(XRD, Bruker D8)、拉曼光谱(LabRAM HR Evolution)和x射线光电子能谱(XPS, Axis Ultra DLD)。

该团队还使用了一个三电极系统的CHI 660D电化学工作站，同时测量循环伏安法(CV)、恒电流充放电(GCD)、阻抗谱(EIS)和电极和超级电容器件的循环稳定性

石墨烯片，活性炭和MNO之间的协同效应₂微球导致具有优异机械性能和电化学性能的电极。mno的形态₂通过可调沉积过程确定的微球，被发现会影响电极的电化学性能。

电极由MnO产生₂发现沉积时间为1200秒，产生最有效和最有前途的电极。

复合电极的最大比电容为1231 mF cm^－2电流密度为0.5 mA cm^－2．发现对称超电路装置具有高机械柔性。在500弯曲后，它保留了88.6％的原始电容，高循环稳定性，其原始电容的82.8％在10000次循环后保留，最大能量密度为0.27 mwh cm^－3最大功率密度为0.02 Wcm^－3．

除了表现出优异的性能之外，还发现电化学性能总体稳定，并且没有牺牲与新型高能电极相关的常见问题，其中发现了增强的电化学性能，但通常以牺牲该装置的稳定性为代价。

总的来说，研究人员已经展示了一种高效和稳定的石墨烯基电极和超级电容设备。这项研究是否能从学术界进入商业领域还有待观察，但它确实为柔性能源存储设备和可穿戴/柔性电子设备应用提供了一种潜在的电极材料。

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来源:

“用于柔性固态超级电容器的高性能mno2沉积石墨烯/活性炭薄膜电极”-徐磊，科学报告那2017, DOI: 10.1038 / s41598 - 017 - 11267 - 0

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