石墨烯纖維基超級電容器正在成為最有前途的可穿戴電子儲能設備之一。然而，由液晶紡絲制成的石墨烯纖維，由于p–p聚集，通常具有類似石墨的結構，這極大地阻礙了它們在能量存儲中的實際應用。在這里，以自組裝的3D GO微凝膠為紡絲原液，通過微凝膠紡絲和熱還原過程，制備了N和S共摻雜的多孔石墨烯纖維。該纖維具有的大的比表面積（312 m2 g-1），恰當的分級孔結構和N和S共摻雜的協同效應，使其作為柔性電極用于纖維狀超級電容器，在電流密度為0.1 A cm-3時，體積電容為59.9 F cm-3，出色的能量和功率密度（50.3 mW cm-3時為8.3 mW h cm-3）。此外，還具備良好的長期穩(wěn)定性（在10 000次循環(huán)中，初始比電容保持率為96.2％）。這種經濟高效且簡單的制備方法為大規(guī)模制備雜原子摻雜多孔石墨烯纖維開辟了道路，并促進其在可穿戴設備中的實際應用。
Figure 1. NS-G纖維的制備示意圖。
Figure 2. （a–c）多孔NS-GF的橫截面SEM圖像。（d–f）相應的C，N和S元素映射圖像。（g–i）多孔NS-GF的表面SEM圖像。
Figure 3.（a–d）NS-GF的XPS光譜。（a）總譜，（b）C 1s，（c）N 1s和（d）S 2p光譜。（e）NS-G的示意圖。（f）NS-GF的拉曼光譜。
Figure 4. （a）NS-GF在各種掃描速率下的CV曲線。（b）NS-GF在不同電流密度下的GCD曲線。（c）在各種電流密度下的比電容。（d）循環(huán)穩(wěn)定性。（e）不同彎曲角度時的CV曲線。（f）Ragone曲線。
Figure 5. （a）并聯連接的三個SC的示意圖。（b）串聯連接的四個SC的示意圖和照片。（c）并聯連接的三個SC的GCD曲線。（d）串聯連接的四個SC的GCD曲線。（e）由串聯連接的帶電設備驅動電子手表的光學照片。
該研究工作由東華大學Meifang Zhu與清華大學Yuegang Zhang課題組合作于2020年發(fā)表在Journal of Materials Chemistry A期刊上。原文：Scalable microgel spinning of a three-dimensional porous graphene fiber for high-performance flexible supercapacitors。
轉自《石墨烯雜志》公眾號
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