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开元体育,开元体育app,开元体育官方网站,开元体育app官方版,开元体育手机app下载安装:科学家剥离出超级电容器石墨烯复合膜

本文摘要:近年来,柔性、微型能源储存装置由于其柔软和轻巧等特点,在可穿着电子设备、智能皮肤和便携式智能手机等方面展现极大的应用于前景。

近年来,柔性、微型能源储存装置由于其柔软和轻巧等特点,在可穿着电子设备、智能皮肤和便携式智能手机等方面展现极大的应用于前景。其中,柔性的全固态超级电容器具备结构非常简单、制作便利、功率密度低、充放电较慢、以及循环寿命长等优点,沦为了能源储存器件的研究重点。目前,全固态超级电容器主要包括两种结构:传统的三明治结构的固态超级电容器和平面结构的微型超级电容器。

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而高性能的超级电容器的电极材料必须有较好的电化学稳定性、较高的电导率和出色的电容性能。作为一种新型的过渡性金属碳化物(一个过渡性金属和一个第三或第四族的元素(如Al,Ge,Si等)以及碳或氮元素构成的化合物),MXene(如Ti3C2Tx)因其特有的二维层状结构、较高的导电性以及化学稳定性和热稳定性,普遍地应用于在锂离子电池、超级电容器和电催化反应中。然而研究找到,MXene的尺寸(≈200nm)比较较小,有利于建构高性能、柔性的大面积薄膜型全固态超级电容器电极。

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德累斯顿工业大学冯新亮教授,庄小东博士和中国科学院长春应用化学研究所牛利研究员(联合通讯作者)以此为着眼点,合作制取了基于MXene和电化学挤压的石墨烯纳米复合物薄膜电极,并将其应用于到传统的固态超级电容器和平面的微型超级电容器中。该复合膜具备两方面的优势:其一,电化学挤压的高质量的石墨烯层可以作为整个膜电极的机械支架,更进一步的强化膜电极整体的柔性、稳定性和长程导电性;其二,MXene纳米片穿插在石墨烯片层之间,可以获取大量的层间距,不利于充放电过程中离子的较慢映射和脱嵌。

获得的膜电极在装配成传统平面柔性超级电容器后,在0.1Acm-3的电流密度时,其体积电容高达216Fcm-3,同时在2500次差使、静电循环后,比容量仍能维持85.2%。另外,通过掩膜版喷涂溶液相的MXene/电化学挤压石墨烯墨水制取的叉指状微型超级电容器,在5mVs-1的循环伏安扫瞄速度下,其面积电容和体积电容分别高达3.26mFcm-2和33Fcm-3,这些性能指标低于目前大部分同类文献所报导的数值。

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随后,回应微超级电容器展开刀柄的柔性状态下展开循环测试,在2500次循环充放电之后,其电容性能仍然可以维持82%。有一点注目的是,在该工作中,我们利用制做的电化学挤压装置制取出有的电挤压石墨烯具备高产亲率,高碳氧比和低分散性等特点。该工作通过电极结构的优化设计,利用非常简单的方法制取了高性能的超级电容器电极材料,这为制取低成本、高效率的柔性储能器件修筑了一条新思路。


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