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中科院宁波材料所《CHEM ENG J》:石墨烯纳米卷可实现坚固耐用的柔性微型超级电容器
出处:  录入日期:2020-09-27  点击数:64

     本文要点:
  ♦通过冻干获得具有不同长宽比的石墨烯纳米卷。
  ♦由石墨烯纳米卷组成的薄膜电极具有出色的耐用性。
  ♦具有石墨烯纳米卷的柔性微型超级电容器具有出色的耐用性。
  小型,灵活和自供电的电子系统的兴起极大地刺激了对微型电化学储能装置的迫切需求。令人印象深刻的是,平面离子超级电容器(MSC)由于快速的离子传输,超长的使用寿命以及易于与微电子设备集成而起着至关重要的作用。遗憾的是,MSC中薄膜电极的坚固性通常不能满足薄膜电极的结构稳定性和装置的耐用性。本文,中国科学院宁波材料技术与工程研究所周旭峰研究员与刘兆平研究员团队在《Chemical Engineering Journal》期刊发表了名为“Robust and Durable Flexible Micro-Supercapacitors Enabled by Graphene Nanoscrolls”的论文,研究提出了一种解决该问题的新方法,通过将高纵横比的石墨烯纳米卷作为活性材料引入柔性MSC中以增强薄膜电极的坚固性。
  因为相互缠绕的一维纳米结构。如此制备的可弯曲MSC在弯曲1000次循环时可以保持初始电容的近100%,而可拉伸MSC在200%的高应力比下进行1000次循环拉伸时可以保持88%的初始电容。这项研究为建立用于MSC的坚固薄膜电极并提高柔性MSC的耐用性提供了有效的方法。

 


  图1.GNS和GNS-MSC的制备过程示意图。


  图2.L-GO,L-GNS和GNS薄膜电极的表征

 


  图3.MSC在平坦状态和不同弯曲状态下的电化学性能

 


  图4.GNS-MSC在不同拉伸状态下的电化学性能

 


  图5.(a)L,M和S-GNS薄膜电极的应力应变固化。(bd)1000次拉伸后,L,M和S-MSC薄膜电极的SEM图像。橙色椭圆形标记膜电极上的裂纹位置。
  综上所述,采用简单的掩模辅助印刷技术制备了以GNSs为活性材料的柔性MSC,具有优异的电化学性能和机械稳定性。研究了高纵横比的GNS在增强薄膜电极的机械强度以及因此增强MSC稳定性方面的重要作用。使用大纵横比的GNS的L-MSC在苛刻的变形条件下表现出出色的耐久性和稳定的电化学性能。在连续的弯曲或拉伸循环后,它可以保持较高的电容保持率。在这项工作中,我们发现基于石墨烯纳米颗粒的MSCs具有优异的电化学性能和优异的机械稳定性,有利于柔性和耐磨电子产品的发展。
  文献:

 

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