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    西安交大李磊團隊《Adv. Funct. Mater》:簡易的方法制備石墨烯-CNT復合油墨,用于全固態柔性微型超級電容器

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    • 時間:2020-03-16 12:26:12

     

           本文要點:

           一種簡單的方法,即使用溶液處理的G-CNT復合墨水直接編寫帶有叉指電極的全固態,柔性MSC。

     

           一、成果簡介

           微型電子設備的發展需要高性能微型超級電容器的發展。具有指狀結構的微型超級電容器的低面能量密度是阻礙該應用的主要挑戰。本文西安交通大學材料科學與工程學院李磊教授團隊在Adv. Funct. Mater期刊發表名為“Direct Graphene‐Carbon Nanotube Composite Ink Writing All‐Solid‐State Flexible Microsupercapacitors with High Areal Energy Density”的論文,研究提出一種簡單且可擴展的方法來制備石墨烯-CNT(G-CNT)復合油墨,用于直接寫入全固態柔性微型超級電容器(MSC)。

           借助乙基纖維素形成G‐CNT墨水,石墨烯和CNT均勻地分散在松油醇溶液中。該油墨穩定且易于編寫圖案化的G-CNT電極,而沒有集電器,粘合劑,導電添加劑和隔膜,這得益于相互交叉的結構,簡化了MSC的制造過程。在G‐CNT電極的結構中,石墨烯和CNT都是用于電荷存儲的電化學活性材料。CNT可以增加復合材料的電導率。另外,CNT起到支柱的作用,可以擴大石墨烯片之間的空間,避免石墨烯聚集,促進電解質從結構中進出。由于石墨烯和CNT之間的協同作用,該器件通過調整石墨烯和CNT之間的質量比,在面積能量密度和良好的機械柔韌性方面表現出驚人的電化學性能。

     

           二、圖文導讀

    方案一. a)G‐CNT墨水的示意圖。 b)具有G-CNT叉指電極結構的微型超級電容器的制造示意圖。

    圖1. G‐CNT墨水的流變行為

    圖2. G‐CNT-5形態表征

    圖3. G‐CNT‐X電極的化學表征

    圖4. G‐CNT‐X的電化學性能

    圖5. 進行G‐CNT‐5并聯和串聯配置的三個設備的靈活性測試和組裝

     

           三、小結

           本文展示一種簡單的方法,即使用溶液處理的G-CNT復合墨水直接編寫帶有叉指電極的全固態,柔性MSC。這些器件顯示出高的面電容,有希望的面能量和功率密度,出色的循環穩定性以及良好的機械柔韌性。器件具有令人鼓舞的電化學性能是由于石墨烯,CNT和電極結構之間的協同效應所致,其中CNT充當石墨烯片之間的支柱,以擴大其空間,從而促進電解質的進出。因此,此處制定的策略為簡單,高性能,全固態,靈活的儲能設備提供了一條新途徑,該過程將以簡單,通用和可擴展的方式進行。

           文獻:Direct Graphene‐Carbon Nanotube Composite Ink Writing All‐Solid‐State Flexible Microsupercapacitors with High Areal Energy Density

           作者:Yaling Wang ,Yan Zhang ,Guolong Wang ,Xiaowei Shi ,Yide Qiao ,Jiamei Liu ,Heguang Liu ,Anandha Ganesh ,Lei Li 

           鏈接:https://doi.org/10.1002/adfm.201907284

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