由于石墨烯的非凡特性和對(duì)可穿戴電子產(chǎn)品的日益增長(zhǎng)的興趣，全固態(tài)柔性石墨烯基薄膜超級(jí)電容器已得到廣泛研究。然而，石墨烯片之間的強(qiáng)π-π相互作用降低了電解質(zhì)離子的可及表面積，這損害了電化學(xué)性能。為了解決該問(wèn)題，在液體中直接還原了基于氧化石墨烯（GO）的凝膠膜前體，并且GO片之間的水分子充當(dāng)層間間隔物，這顯著降低了層間吸引力和摩擦力。石墨烯片由于面內(nèi)收縮力而收縮，這是因?yàn)樵谶€原過(guò)程中GO片上的官能團(tuán)被去除，從而形成了獨(dú)立的波紋狀石墨烯基薄膜。這種波紋狀形態(tài)有效地減輕了片材的緊密堆積，從而導(dǎo)致更多的表面積暴露于電解質(zhì)離子中。電化學(xué)測(cè)量表明，使用這種基于波紋石墨烯的薄膜作為有源電極的柔性薄膜超級(jí)電容器顯示出大的比電容（127 mF cm
-2，107 F cm
-3），超高的體積能量密度（53.6 W L
-1時(shí)為14.8 Wh L
-1；10.4 Wh L
-1為1.134 kW L
-1），并且具有出色的電容保持能力，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了許多以前報(bào)道的基于獨(dú)立式石墨烯的薄膜超級(jí)電容器的電容保持能力。
Figure 1. 制備rGO/CNT-c和rGO/CNT-f的示意圖。
Figure 2. （a）柔性rGO/CNT-c膜的光學(xué)照片。（b）rGO/CNT-f和（c）rGO/CNT-c表面形態(tài)的SEM圖像。GO/CNT-c和rGO/CNT-f的（d）XRD圖，（g）氮吸附/解吸等溫線，（h）孔徑分布，以及（i）應(yīng)力應(yīng)變曲線。
Figure 3. 基于rGO/CNT-f和rGO/NT-c的全固態(tài)薄膜超級(jí)電容器的（a）CV曲線，（b）GCD曲線，（c）奈奎斯特圖，（d）相角與頻率的波特圖；基于rGO/CNT-c的薄膜超級(jí)電容器，e）不同掃描速率下的CV曲線，（f）在不同電流密度下的GCD曲線，（g）面積和體積比電容與電流密度的關(guān)系，（h）循環(huán)性能和庫(kù)侖效率。（i）與先前報(bào)道的許多其他基于石墨烯的薄膜超級(jí)電容器相比，本研究的Ragone圖
Figure 4. （a）CV曲線，（b）GCD曲線，以及具有不同質(zhì)量活性電極材料負(fù)載的rGO CNT-c薄膜超級(jí)電容器的（c）Bode圖和（d）電導(dǎo)率。（e）在不同電流密度下的實(shí)際比電容與質(zhì)量負(fù)載的關(guān)系。（f）在不同電流密度下的體積比電容與質(zhì)量負(fù)載的關(guān)系。（g）比較rGO/CNT-c薄膜超級(jí)電容器與許多其他基于石墨烯的薄膜超級(jí)電容器的面積和體積電容
Figure 5. rGO/CNT-c薄膜超級(jí)電容器在不同彎曲角度下，（a）10 mV/s下的CV和（b）在0.5 mA cm
-2時(shí)的GCD曲線。（c）彎曲角度為90°時(shí)，電容保持率是循環(huán)次數(shù)的函數(shù)。（d）串聯(lián)連接的單個(gè)、兩個(gè)和三個(gè)rGO/CNT-c薄膜超級(jí)電容器的器件，以及它們相應(yīng)的（e）CV曲線和（f）GCD曲線。（g）并聯(lián)連接的單個(gè)、兩個(gè)和三個(gè)rGO/CNT-c薄膜超級(jí)電容器的器件，其（h）GCD曲線。（i）由串聯(lián)的裝置供電的，最低工作電勢(shì)為3 V的照明燈泡的光學(xué)照片。
相關(guān)研究成果于2020年由貴州大學(xué)Jiao-Jing Shao課題組，發(fā)表在Carbon（doi.org/10.1016/j.carbon.2020.01.019）上。原文：Micro-corrugated graphene sheet enabled high-performance all-solidstate film supercapacitor。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號(hào)：
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