石墨烯粉體

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石墨烯用于超級電容器

2020-11-12 17:33:17

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  成果簡介:原文《川大:超細Fe3O4納米顆粒/石墨烯用于超級電容器》 文章來源于網絡有疑問聯系刪除 

隨著科學技術的飛速發展,傳統的超級電容器越來越難以支持各種場景的應用。因此,開發柔性固態超級電容器對于滿足未來需求至關重要。本文,四川大學Siyu Su等研究人員在《ACS Appl. Energy Mater》期刊發表名為“Annealing-Assisted Dip-Coating Synthesis of Ultrafine Fe3O4 Nanoparticles/Graphene on Carbon Cloth for Flexible Quasi-Solid-State Symmetric Supercapacitors”的論文,研究提出了一種有效且可控的退火輔助浸涂方法在碳布上制備超細Fe3O4納米顆粒/石墨烯,并直接用作超級電容器電極,無需任何后續操作和額外的添加劑。

  當在三種電極系統中進行測試時,該電極表現出優異的電化學性能,例如相當大的比電容(在1 A g–1時為406 F g–1),高速率能力(當電流密度從1增加到20 A g–1時,保留率為56.9%),延長循環壽命(3200次連續循環后保持94.0%)。此外,組裝的柔性準固態對稱超級電容器具有良好的柔性(45、90、135和180°折疊后性能無明顯下降),800.2 W kg–1時的高能量密度為19.2 W h kg–1,10.7 W h kg–1時的功率密度為8614.7 W kg–1,以及顯著的循環穩定性(在1 A g–1下進行4000次循環后沒有衰減)。這些結果證明了這種合成方法的可行性和優越性,以及其實際應用的潛力。

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  圖文導讀

  圖1.退火輔助浸涂法制備FG的示意圖。

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  圖2.電極的XRD圖(a),放大的XRD圖(b),數碼照片(c),FTIR光譜(d)和XPS光譜(e)

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

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  圖4.在5 mV s –1時具有不同浸涂層的CC和FG電極的CV曲線(a),在不同掃描速率下的FG-2的CV曲線(b),在不同電流密度下FG-2的GCD曲線(c),具有不同浸涂層的FG的質量負載(d),具有不同浸涂層的FG的比電容和相應的電容保持率(e)以及在不同電流下計算出的FG-2的比電容密度(f)。

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  圖5. 在FG-2的不同電勢下的對數i與對數v圖(a)和相應的b值(b),具有不同浸涂層的FG的EIS光譜(c),去卷積電容(∝ν,光)FG-2在不同掃描速率下(d)的藍色區域)和嵌入(∝ν 1/2,黃色區域)(fG -2在不同電勢下的i/ v 1/2與v 1/2圖(e),條形圖顯示了在不同掃描速率下電容和擴散控制過程的貢獻百分比(f),以及在1 A g –1的條件下進行3200次連續充電和放電后FG-2的循環穩定性(G)

  圖6.基于FG-2的FQSS的示意圖(a),已組裝的FQSS設備的數碼照片(b,c),FQSS以不同角度折疊(d–g),在不同的電位窗口下FQSS的CV曲線在50 mV s –1(h)下,不同掃描速率下的FQSS的CV曲線(i),以45、90、135和180°的不同角度折疊時FQSS的CV曲線(j),FQSS的GCD曲線在不同的電流密度(k)下,FQSS的Ragone圖(l)以及FQSS在1 A g –1(m)下的循環穩定性。插圖是循環測試期間相應的庫侖效率。

  小結

  總之,一種有效且可控制的退火輔助浸涂方法來在碳布上制備FG,該方法可直接用于無粘結超級電容器,而無需進行電極制備過程或任何后續處理。,這種退火輔助浸涂方法對于有效地制備高性能柔性電極是可行的,并且可以為將來制備新型能量器件提供新的思路。


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