實現(xiàn)可模制的能量存儲設(shè)備將使通過適應(yīng)身體輪廓為穿戴舒適性提供動力為可穿戴電子設(shè)備供電。在這里，我們提出了一種新的方法來創(chuàng)建分層結(jié)構(gòu)的電極，使超級電容器能夠在機械變形下保持其容量。通過首先生長垂直石墨烯納米片（VGNs），然后在易延展的鎳絲上沉積氧化錳（MnO
2）制成電極。使用包含羧甲基纖維素和硫酸鈉的固態(tài)電解質(zhì)將兩個這樣的電極制成可模塑的超級電容器。這種可折疊的超級電容器可實現(xiàn)高達56 mF cm
-2的高面電容，面能量密度為7.7 mWh cm
-2，面功率密度為5 mWh cm
-2。這些出色的性能源于VGNs和MnO
2之間的協(xié)同作用，其中高度多孔VGNs具有兩個關(guān)鍵功能：大表面積的機械堅固平臺，可大量負載贗電容性的MnO
2沉積，以及互連的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，可實現(xiàn)有效的電子/離子傳輸。由這些電極制成的纖維狀超級電容器可以通過彎曲和扭曲模制成不同的形狀，而性能損失很小。這項研究中提出的有希望的結(jié)果為制造可穿戴電子產(chǎn)品和無線電子皮膚的高性能可成型儲能設(shè)備提供了一條新途徑。
Figure 1. 折疊式線形超級電容器的制造過程示意圖。
Figure 2. 鎳線上的MnO
2/VGNs納米復(fù)合材料的SEM圖像：（a）原始VGNs；VGN上MnO
2沉積時間為（b）2400 s，（c）3600 s和（d）7200 s; （e）MnO
2/VGNs的橫截面形態(tài)；（f）MnO
2/VGNs/Ni，MnO
2/Ni和VGNs/Ni電極的拉曼光譜。
Figure 3. MnO
2/VGNs/Ni，VGNs/Ni和MnO
2/Ni電極的性能比較。
Figure 4. 線狀超級電容器的電化學(xué)性能
Figure 5. 線形超級電容器的性能：（a）成型為不同的形狀；（b）彎曲成一定角度范圍；（c）通過繞小圓柱芯纏繞進行的應(yīng)變測試示意圖；（d）通過CV測試的循環(huán)壽命；串聯(lián)連接的多個線形超級電容器用于為LED供電的（e）充電和（f）放電狀態(tài)的數(shù)碼照片。
相關(guān)研究成果于2021年由新南威爾士大學(xué)Chun H. Wang課題組，發(fā)表在Carbon（https://doi.org/10.1016/j.carbon.2020.10.025）上。原文：Hierarchically structured electrodes for moldable supercapacitors by synergistically hybridizing vertical graphene nanosheets and MnO
2。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號
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