具有高面能量密度的柔性超級(jí)電容器是一種有前景的能量存儲(chǔ)設(shè)備，可以滿足對(duì)可穿戴和便攜式電子產(chǎn)品日益增長的需求。這里通過調(diào)整石墨烯片的空間分布，并且它與碳布上的聚苯胺納米纖維陣列復(fù)合，電化學(xué)制備了三種柔性電極，其中石墨烯片可作為有效的生長基底或陣列的保護(hù)層，直接插入到陣列中。研究發(fā)現(xiàn)，所有聚苯胺陣列的電荷存儲(chǔ)能力都顯著提高，這在很大程度上取決于與陣列復(fù)合的石墨烯片的空間分布。所制備的復(fù)合電極具有最高的面能量密度。值得注意的是，相應(yīng)的全固態(tài)超級(jí)電容器器件在含F(xiàn)e3+的電解液中，實(shí)現(xiàn)了最高的能量密度可達(dá)313 μWh cm-2，并且循環(huán)5000次后，電容保持率可達(dá)92.7%。這一工作為制造具有超高面能量密度、優(yōu)異的柔性和循環(huán)穩(wěn)定性的高性價(jià)比柔性電極提供了新的思路。
Figure 1. 具有不同石墨烯片空間分布的三種PANi/石墨烯/CC的SEM圖像、示意圖和拉曼光譜。
Figure 2. (a) 所有三個(gè)復(fù)合電極在 1 M H2SO4 電解質(zhì)中的 CV 曲線，掃描速率為 5 mV s-1； (b) PANi-G-GCC 在不同掃描速率下的 CV 曲線。 (c) 面積電容作為掃描速率的函數(shù)。(d) 三個(gè)復(fù)合電極在5 mA cm-2電流密度下的 GCD 曲線。 (e) PANi-G-GCC 在不同電流密度下 的GCD 曲線。(f)面積電容作為電流密度的函數(shù)。（g）電化學(xué)阻抗譜和（h）波德圖以及（i）循環(huán)穩(wěn)定性曲線。
Figure 3．三種復(fù)合電極組裝的超級(jí)電容器的(a, c) 電化學(xué)阻抗譜和 (b, d) 循環(huán)穩(wěn)定性。
Figure 4．(a) 組裝的PANi-G-GCC電容器在不同彎曲角度下，電流密度為8mA·cm-2時(shí)的GCD曲線。（b）超級(jí)電容器的彎曲循環(huán)穩(wěn)定性，插圖是組裝好的輕質(zhì)裝置放在花瓣上面。(c)能量密度與功率密度曲線，插圖顯示了三個(gè)串聯(lián)的超級(jí)電容器點(diǎn)亮LED燈的照片。
該研究工作由東華大學(xué)Zongyi Qin和Na Liu課題組于2021年發(fā)表在Carbon期刊上。原文：Tuning spatial distribution of graphene sheets composited with polyaniline nanofiber array on carbon cloth towards ultrahigh areal energy density flexible supercapacitors。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
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