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四川大学:石墨烯用于超级电容器

时间:2020-09-28 10:19:56 来源:网络 点击:

  石墨烯用于超级电容器

  成果简介:原文《川大:超细Fe3O4纳米颗粒/石墨烯用于超级电容器》 文章来源于网络有疑问联系删除 

随着科学技术的飞速发展,传统的超级电容器越来越难以支持各种场景的应用。因此,开发柔性固态超级电容器对于满足未来需求至关重要。本文,四川大学Siyu Su等研究人员在《ACS Appl. Energy Mater》期刊发表名为“Annealing-Assisted Dip-Coating Synthesis of Ultrafine Fe3O4 Nanoparticles/Graphene on Carbon Cloth for Flexible Quasi-Solid-State Symmetric Supercapacitors”的论文,研究提出了一种有效且可控的退火辅助浸涂方法在碳布上制备超细Fe3O4纳米颗粒/石墨烯,并直接用作超级电容器电极,无需任何后续操作和额外的添加剂。

  当在三种电极系统中进行测试时,该电极表现出优异的电化学性能,例如相当大的比电容(在1 A g–1时为406 F g–1),高速率能力(当电流密度从1增加到20 A g–1时,保留率为56.9%),延长循环寿命(3200次连续循环后保持94.0%)。此外,组装的柔性准固态对称超级电容器具有良好的柔性(45、90、135和180°折叠后性能无明显下降),800.2 W kg–1时的高能量密度为19.2 W h kg–1,10.7 W h kg–1时的功率密度为8614.7 W kg–1,以及显著的循环稳定性(在1 A g–1下进行4000次循环后没有衰减)。这些结果证明了这种合成方法的可行性和优越性,以及其实际应用的潜力。

石墨烯用于超级电容器1

  图文导读

  图1.退火辅助浸涂法制备FG的示意图。

石墨烯用于超级电容器2

  图2.电极的XRD图(a),放大的XRD图(b),数码照片(c),FTIR光谱(d)和XPS光谱(e)

石墨烯用于超级电容器3

  图3. CC和FG-2的高分辨率C 1s光谱(a)(退火前后),CC和FG-2的高分辨率O 1s光谱(b)和高分辨率Fe 2p光谱(c )和FG-2的N 1s光谱(d)。

石墨烯用于超级电容器4

  图4.在5 mV s –1时具有不同浸涂层的CC和FG电极的CV曲线(a),在不同扫描速率下的FG-2的CV曲线(b),在不同电流密度下FG-2的GCD曲线(c),具有不同浸涂层的FG的质量负载(d),具有不同浸涂层的FG的比电容和相应的电容保持率(e)以及在不同电流下计算出的FG-2的比电容密度(f)。

  图5. 在FG-2的不同电势下的对数i与对数v图(a)和相应的b值(b),具有不同浸涂层的FG的EIS光谱(c),去卷积电容(∝ν,光)FG-2在不同扫描速率下(d)的蓝色区域)和嵌入(∝ν 1/2,黄色区域)(fG -2在不同电势下的i/ v 1/2与v 1/2图(e),条形图显示了在不同扫描速率下电容和扩散控制过程的贡献百分比(f),以及在1 A g –1的条件下进行3200次连续充电和放电后FG-2的循环稳定性(G)

  图6.基于FG-2的FQSS的示意图(a),已组装的FQSS设备的数码照片(b,c),FQSS以不同角度折叠(d–g),在不同的电位窗口下FQSS的CV曲线在50 mV s –1(h)下,不同扫描速率下的FQSS的CV曲线(i),以45、90、135和180°的不同角度折叠时FQSS的CV曲线(j),FQSS的GCD曲线在不同的电流密度(k)下,FQSS的Ragone图(l)以及FQSS在1 A g –1(m)下的循环稳定性。插图是循环测试期间相应的库仑效率。

  小结

  总之,一种有效且可控制的退火辅助浸涂方法来在碳布上制备FG,该方法可直接用于无粘结超级电容器,而无需进行电极制备过程或任何后续处理。,这种退火辅助浸涂方法对于有效地制备高性能柔性电极是可行的,并且可以为将来制备新型能量器件提供新的思路。

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