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大連化物所二維有序介孔材料應(yīng)用于微型超級電容器研究取得新進(jìn)展

leadernano — Wed, 19 Jun 2019 00:21:53 +0000

近日，我所二維材料與能源器件創(chuàng)新特區(qū)研究組（DNL21T3）吳忠?guī)浹芯繂T團(tuán)隊(duì)與上海交通大學(xué)麥亦勇教授團(tuán)隊(duì)合作，發(fā)展了一種通用的界面自組裝策略，制備出一系列面內(nèi)平行柱狀的有序介孔聚合物/石墨烯復(fù)合納米片，并將其應(yīng)用于平面微型超級電容器，相關(guān)成果發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》（Angew. Chem. Int. Ed.）上。

二維材料，如石墨烯，是一類具有重要應(yīng)用前景的平面微型超級電容器電極材料。發(fā)展二維材料基復(fù)合介孔納米片，不僅可有效抑制片層的堆疊，增加比表面積，而且可大大緩沖電極的體積膨脹，提高電解液離子的擴(kuò)散和電化學(xué)性能。但是，目前報道的都是關(guān)于面內(nèi)垂直柱狀的介孔納米片，而面內(nèi)平行柱狀的有序介孔納米片的可控制備仍面臨著很大挑戰(zhàn)。

該研究團(tuán)隊(duì)發(fā)展了一種普適的界面自組裝策略，制備出多種面內(nèi)平行柱狀的有序介孔聚合物/石墨烯復(fù)合納米片，包括聚吡咯/石墨烯、聚苯胺/石墨烯、聚多巴胺/石墨烯，并將其應(yīng)用于全固態(tài)平面微型超級電容器。這些納米片具有面內(nèi)平行柱狀的有序介孔，大小為11-12nm，厚度為25-27nm，同時結(jié)合了高電化學(xué)活性的贗電容聚合物和高導(dǎo)電性的雙電層石墨烯的優(yōu)勢。該工作獲得的微型超級電容器，表現(xiàn)出了高體積比容量和能量密度，同時還具有優(yōu)異的機(jī)械柔性和串并聯(lián)集成性能。該工作為可控制備二維面內(nèi)平行柱狀的有序介孔材料提供了新思路，為設(shè)計組裝高比能微型超級電容器提供了新策略。

本文來自中科院大連化物所，本文觀點(diǎn)不代表利特納米立場，轉(zhuǎn)載請聯(lián)系原作者。

碳纖維/石墨烯負(fù)載空心Co3O4超粒子應(yīng)用于超級電容器

leadernano — Wed, 24 Apr 2019 07:23:30 +0000

【研究背景】

超級電容器因其快速充放電能力和超長的循環(huán)壽命一度成為新型能源的研究熱點(diǎn)，其中碳基超級電容器已經(jīng)逐步應(yīng)用到各類電子產(chǎn)品中。為滿足當(dāng)前電子設(shè)備對續(xù)航能力需求的提高，超級電容器的能量密度還有待進(jìn)一步提升。研究制備具有高比電容的復(fù)合電極材料是提高超級電容器能量密度的一種有效途徑。然而，如何在提高復(fù)合電極材料比電容的同時兼顧其倍率性能及穩(wěn)定性仍然面臨挑戰(zhàn)。

過渡金屬氧化物（如：Co₃O₄）具有超高的理論比電容及資源豐富，成為一種極具前景的超級電容器電極材料。由于超級電容器電極材料都是通過活性物質(zhì)表面的活性位點(diǎn)與電解液發(fā)生靜電吸附或氧化還原反應(yīng)來儲能的，將電極材料制備成空心結(jié)構(gòu)，提高其比表面積，增加其與電解液的接觸面積，從而可有效提高電容性能。目前制備空心結(jié)構(gòu)材料的方法有很多，如：模板法、噴霧反應(yīng)法、超聲化學(xué)法、界面縮聚法、微乳液聚合法、水熱法等。傳統(tǒng)空心納米結(jié)構(gòu)過渡金屬氧化物電極雖然相較于其對應(yīng)的本體材料而言，由于其空心結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，使得其電化學(xué)性能有較大提升，但仍然難以滿足高能量密度超級電容器對電極的需求。其原因在于：(1)?傳統(tǒng)的過渡金屬氧化物空心結(jié)構(gòu)材料，其自身半導(dǎo)體屬性導(dǎo)致材料的導(dǎo)電性較差，電極的倍率性能較差；(2)?雖然形成了單層/多層的空心結(jié)構(gòu)，但其空心結(jié)構(gòu)由連續(xù)的核層或連續(xù)的殼層構(gòu)成，致密的核/殼結(jié)構(gòu)提供的有效比表面積仍然不高；(3)?傳統(tǒng)空心結(jié)構(gòu)電極在多次充放電循環(huán)后，其空心納米結(jié)構(gòu)容易塌陷，導(dǎo)致電極的電化學(xué)穩(wěn)定性較差；(4)?傳統(tǒng)制備空心結(jié)構(gòu)材料的方法，對實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)技術(shù)要求高、重復(fù)性較差。故如何通過簡單、可控的方法設(shè)計制備具有高比表面積、高導(dǎo)電性、高倍率性能及優(yōu)異的電化學(xué)穩(wěn)定性的空心納米結(jié)構(gòu)的復(fù)合電極仍然具有挑戰(zhàn)。

【工作介紹】

近日，南昌大學(xué)陳義旺教授和袁凱教授團(tuán)隊(duì)以碳纖維和石墨烯作為基底，通過多巴胺自組裝超小Co₃O₄納米粒子，經(jīng)過煅燒后得到空心Co₃O₄超粒子復(fù)合材料，制備的空心超粒子復(fù)合材料具有較高的比表面積；通過碳化聚多巴胺分子鏈，在組成超粒子的超小納米粒子及超粒子與基底間形成連續(xù)的碳網(wǎng)絡(luò)，將其應(yīng)用于超級電容器，具有較高的比電容、良好的倍率性能和電化學(xué)穩(wěn)定性。該研究成果以“Co₃O₄?Supraparticle-Based Bubble Nanofber and Bubble Nanosheet with Remarkable Electrochemical Performance”為題發(fā)表在國際期刊?Advanced Science?上，黃俊博士為本文第一作者，袁凱教授、陳義旺教授為共同通訊作者。

【圖文簡介】

圖1：碳纖維/石墨烯負(fù)載空心Co₃O₄超粒子復(fù)合電極的制備方法。

制備步驟如下：(1)合成5 nm左右的Co₃O₄納米粒子；(2)將PAN及GO分別置于含多巴胺的堿性溶液中，多巴胺在PAN及GO表面自聚形成聚多巴胺；(3)將聚多巴胺修飾的PAN和GO分別置于含Co₃O₄納米粒子的水溶液中，室溫反應(yīng)5小時；(4)通過煅燒得到CNF/HSP-Co₃O₄及RGO/HSP-Co₃O₄復(fù)合電極。

圖2:?(a)原始碳纖維(CNF)的SEM圖，(b)CNF/H-Co₃O₄的SEM圖，(c)CNF/HSP-Co₃O₄的SEM圖，(d-h) CNF/HSP-Co₃O₄的TEM及HRTEM圖，(i, j) CNF/HSP-Co₃O₄的元素分布圖。

圖3:?Co₃O₄, CNF/H-Co₃O₄, CNF/HSP-Co₃O₄三種電極的電化學(xué)性能對比。(a)電化學(xué)阻抗，(b)在30mV/s下的循環(huán)伏安測試，(c)在1A/g下的充放電測試，(d)基于循環(huán)伏安與充放電測試的比電容圖，(e)三種電極在5A/g下充放電10 000次的循環(huán)穩(wěn)定性對比圖及CNF/HSP-Co₃O₄電極的庫倫效率。

圖4:?(a) RGO/HSP-Co₃O₄的SEM圖，(b) RGO/H-Co₃O₄的TEM圖，(c-f) RGO/HSP-Co₃O₄的TEM及HRTEM圖，(g, h) RGO/HSP-Co₃O₄的元素分布圖。

圖5:?Co₃O₄, RGO/H-Co₃O₄, RGO/HSP-Co₃O₄三種電極的電化學(xué)性能對比。(a)電化學(xué)阻抗，(b)在30mV/s下的循環(huán)伏安測試，(c)在1A/g下的充放電測試，(d)基于循環(huán)伏安與充放電測試的比電容圖，(e)與文獻(xiàn)報道的基于Co₃O₄電極的倍率性能對比圖，(f) RGO/HSP-Co₃O₄電極在10A/g下充放電10 000次的循環(huán)穩(wěn)定性圖及在不同電流密度下的充放電循環(huán)圖。

圖6:?基于RGO/HSP-Co₃O₄//graphene foam的非對稱超級電容器的電化學(xué)性能。(a)非對稱超級電容器結(jié)構(gòu)圖，(b)在不同電壓下的循環(huán)伏安測試，(c)在不同掃描速率下的循環(huán)伏安測試，(d)基于循環(huán)伏安與充放電測試的比電容圖，(e)在不同電壓下的充放電循環(huán)測試，(f)該非對稱超級電容器與一些文獻(xiàn)報道的能量密度、功率密度對比圖。

【結(jié)論】

該研究通過簡單的多巴胺自組裝Co₃O₄納米粒子的方法，實(shí)現(xiàn)了碳纖維、石墨烯與空心Co₃O₄超粒子復(fù)合材料的可控制備，這種空心超粒子材料具有較高的比表面積；通過碳化聚多巴胺分子鏈，在組成Co₃O₄超粒子的Co₃O₄納米粒子及Co₃O₄超粒子與碳纖維、石墨烯之間形成連續(xù)的碳網(wǎng)絡(luò)；有效地提高了Co₃O₄電極的比電容、倍率性能及電化學(xué)穩(wěn)定性。研究成果為進(jìn)一步發(fā)展高性能超級電容器電極材料提供一定的指導(dǎo)意義。

Jun Huang, Yingbo Xiao, Zhongyou Peng, Yazhou Xu, Longbin Li, Licheng Tan, Kai Yuan,* and Yiwang Chen*, Co₃O₄?Supraparticle-Based Bubble Nanofber and Bubble Nanosheet with Remarkable Electrochemical Performance,?Advanced Science, 2019, DOI:10.1002/advs.201900107

本文來自能源學(xué)人，本文觀點(diǎn)不代表利特納米立場，轉(zhuǎn)載請聯(lián)系原作者。

leadernano — Tue, 05 Mar 2019 00:15:10 +0000

【亮點(diǎn)解析】

1. 在WJM石墨烯油墨中加入分散在乙醇中的單壁碳納米管，并采用熱解石墨紙作為集電器，分別提高了活性膜的孔隙率和降低了MSCs的等效串聯(lián)電阻；

2. 優(yōu)化后的MSCs顯示了高達(dá)1.324mF/cm2的面積電容，和高速率性能（電壓掃描速率 ?10V/s和電荷/放電電流密度高達(dá)25mA/cm2），并在CD循環(huán)、彎曲循環(huán)和折疊過程中表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)和機(jī)械性能；

3. 本研究結(jié)果為擴(kuò)大基于石墨烯的MSCs的生產(chǎn)能力提供了一條有效途徑，與工業(yè)級石墨烯生產(chǎn)相兼容，可作為超級電容器的溶液處理活性材料。

【成果簡介】

儲能單元的小型化是下一代便攜式電子設(shè)備發(fā)展的關(guān)鍵。微型超級電容器（MSCs）具有很大的潛力，可以作為芯片上的微型電源和能量存儲單元，補(bǔ)充電池和能量收割系統(tǒng)。超級電容器材料的可擴(kuò)展生產(chǎn)具有成本效益和高通量的處理方法，是MSCs廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。為此，意大利技術(shù)研究所Francesco Bonaccorso等人報道了石墨的濕噴磨剝落，以擴(kuò)大石墨烯作為超級電容器材料的生產(chǎn)規(guī)模。水性/醇性石墨烯油墨的配方允許無金屬、柔性的MSCs進(jìn)行絲網(wǎng)印刷[1]。

這些MSCs顯示的面電容高達(dá)1.324mF/cm2（單電極為5.296mF/cm2），相當(dāng)于0.490F/cm3（單電極為1.961F/cm3）的體積電容。在0.064μWh/cm2的能量密度下，絲網(wǎng)印刷的MSCs可工作到20mW/cm2以上的功率密度。該裝置在充放電循環(huán)（10000個循環(huán)）、彎曲循環(huán)（彎曲半徑為1 cm時為100個循環(huán)）和折疊（最大角度為180°）過程中具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性。此外，乙烯-乙酸乙烯酯封裝的MSCs在即使經(jīng)歷家庭洗衣的實(shí)際應(yīng)用場景后仍保持其電化學(xué)性能，為可穿戴電子產(chǎn)品的未來應(yīng)用提供防水和可洗性能。

【圖文詳解】

圖1 a）WJM石墨脫層生產(chǎn)單層/多層石墨烯的示意圖。b）將MSCS絲網(wǎng)印刷到塑料基板（PET）上。c）添加SWCNT作為活性間隔物，以避免薄片重新堆積。d）使用熱解石墨（PG）紙，以降低MSCS的集流電阻，滿足高功率密度要求。

如圖1a所示，WJM裝置利用高壓射流使樣品（即層狀材料）均勻化和剝落。更詳細(xì)地說，液壓機(jī)構(gòu)和活塞提供壓力，以便將溶劑和層狀晶體的混合物導(dǎo)入處理器中，產(chǎn)生的剪切力促進(jìn)樣品剝落。加工后，立即用冷卻器冷卻樣品，通過調(diào)整噴嘴的尺寸（從0.3到0.1 mm），WJM過程可以在級聯(lián)中重復(fù)，以優(yōu)化剝離過程，并對所得薄片的形態(tài)進(jìn)行微調(diào)。在這項(xiàng)工作中，作者通過三個WJM過程處理石墨，然后研究預(yù)處理的WJM石墨烯作為MSCs的活性材料。

采用自制的WJM石墨烯片作為活性材料，在聚酯基片上進(jìn)行絲網(wǎng)印刷，得到了一種柔性、廉價的亞層材料。絲網(wǎng)印刷油墨配方需要仔細(xì)調(diào)整粘度和表面張力，以提供具有假塑性和觸變性的非牛頓流體。后者使油墨流動，是其在被刮刀剪切時以最佳方式傳輸?shù)交咨系臈l件，而且，油墨稀釋劑必須具有足夠的揮發(fā)性，以便于印刷設(shè)備的干燥和固化過程（實(shí)現(xiàn)最佳工藝生產(chǎn)率，即高利潤能力），保持印刷過程中油墨的粘度，避免所謂的“有效干燥”。

圖2 WJM石墨烯的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和化學(xué)特征。a）透射電鏡圖像。b）WJM石墨烯橫向尺寸統(tǒng)計分析（170片采集）。c）代表性AFM圖像。d）WJM-石墨烯厚度的統(tǒng)計AFM分析（在80片上采集）。e）比較石墨（黑色）和WJM石墨烯（橙色）的拉曼光譜，f）WJM剝落的C1s XPS光譜。

通過透射電子顯微鏡（TEM）（圖2a、b）和原子力顯微鏡（AFM）（圖2c、d）對制備的WJM石墨烯薄片的橫向尺寸和厚度進(jìn)行了表征。樣品由不規(guī)則形狀（圖2a）和少量納米厚的薄片（圖2c）組成。統(tǒng)計分析表明，薄片的橫向尺寸和厚度遵循對數(shù)正態(tài)分布，峰值分別為460納米（圖2b）和3.2納米（圖2c）。為了評價WJM石墨烯的結(jié)構(gòu)性能和質(zhì)量，進(jìn)行了拉曼光譜表征。石墨烯的典型拉曼光譜顯示為指紋、g、d和2d峰。對于單層石墨烯，2d帶的強(qiáng)度大約是g峰的四倍。多層石墨烯（5層）顯示2d峰，其強(qiáng)度和線形與石墨層（2d2帶的強(qiáng)度是2d1帶的兩倍）。很少層石墨烯（5層）的2d1峰的強(qiáng)度大于2d2?？紤]到2d1和2d2的強(qiáng)度比，可以粗略估計薄片厚度。圖2e顯示了拉曼光譜（歸一化為G峰）之間的比較石墨和WJM石墨烯的強(qiáng)度）。

圖3a絲網(wǎng)印刷的MSCs結(jié)構(gòu)由六個指狀物（1mm厚）組成，形成一個交叉指狀結(jié)構(gòu)（指間空隙為600μm），有效面積為1 cm2。圖3b-e顯示了PG/WJM石墨烯：SWCNTs的代表性頂視圖和橫截面SEM圖像。特別是，圖3d、e表明，由WJM石墨烯：SWCNTs形成的電極在PG紙上的分層結(jié)構(gòu)的厚度約為27 + 4μm。WJM-石墨烯：SWCNTs薄膜的形態(tài)由一個由WJM-石墨烯構(gòu)成的介孔網(wǎng)絡(luò)組成，其中分散的SWCNTs在石墨烯薄片之間起著連接和間隔的作用。與理論上的石墨烯和SWCNT相比，WJM石墨烯：SWCNT薄膜的低BET SSA歸因于WJM石墨烯薄片的殘余再充填以及它們的薄層形態(tài)。3f顯示了彎曲MSCs的數(shù)字照片。

將印刷電極涂上水凝膠聚合物電解質(zhì)，即摻入H3PO4（圖2a）的聚乙烯醇（PVA），完成MSCs。避免使用堅(jiān)固的金屬基包裝材料的可能性也降低了MSCS的厚度，從而實(shí)現(xiàn)高容量性能。與傳統(tǒng)垂直超級電容器相比，這使得整個制造過程得以簡化。圖3f顯示了彎曲MSCs的數(shù)字照片，證明了設(shè)備的機(jī)械靈活性。

圖4 絲網(wǎng)印刷MSCs的電化學(xué)特性。a）電壓掃描速率為100mV/s時，WJM石墨烯（黑色）、WJM石墨烯：SWCNTs（紅色）和PG/WJM石墨烯：SWCNTs（藍(lán)色）的CV曲線之間的比較。b）絲網(wǎng)印刷的WJM石墨烯和WJM石墨烯的片材電阻（左Y軸，黑色）和電阻（右Y軸，藍(lán)色）：SWCNTs薄膜（厚度分別為27±4和23±3μm，活性物質(zhì)質(zhì)量負(fù)載為2mg/cm2）以及PG紙（厚度為10μm）。c，d）PG/WJM石墨烯的循環(huán)伏安曲線：不同電壓掃描速率下的SWCNTs（面板（c）為0.01至1V/s，面板（d）為2至20V/s）。

用循環(huán)伏安法（CV）（圖4）和恒電流CD測量法（圖5）評估絲網(wǎng)印刷的MSCS的電化學(xué)性能。圖4A顯示以聚乙烯醇（PVA）、磷酸三鉀（H3PO4）為水凝膠聚合物電解質(zhì)，比較不同基質(zhì)干細(xì)胞的CV曲線。近似矩形的CV形狀和沒有氧化還原峰現(xiàn)象表明，電極在所研究的電壓范圍內(nèi)表現(xiàn)出雙層電容行為。顯然，在WJM石墨烯中添加SWCNTs顯著增加了伏安圖的面積，也就是說電容增加了。與以前的文獻(xiàn)一致，這種效應(yīng)可以歸因于SWCNTs的關(guān)鍵作用，它避免了在絲網(wǎng)印刷過程中WJM石墨烯薄片的重新包裝，從而使薄片的表面積可被用于電化學(xué)雙層形成的離子獲取。此外，PG紙基集電器的使用消除了電壓圖的雙凸透鏡狀形狀，而WJM石墨烯和WJM石墨烯的特點(diǎn)是：SWCNTs。無集電器的MSCs透鏡狀伏安圖可歸因于介孔WJM石墨烯和WJM石墨烯：SWCNTss薄膜的平面內(nèi)電阻率較高（分別為0.8和0.1Ωcm），而PG紙（分別為10 5Ωcm），該數(shù)據(jù)與圖3b中所示的四點(diǎn)探針測量值一致。圖4c，d為PG/WJM石墨烯：SWCNTs在0.01至20V/s的電壓掃描速率下的CV測量，這些器件顯示出電壓掃描速率與最大電流密度的線性關(guān)系（圖4d），表明它們在高達(dá)20V/s的掃速下保持良好的電容。

圖5 絲網(wǎng)印刷電容的評估。a）電流密度為0.125mA/cm2時，WJM石墨烯（黑色）、WJM石墨烯：SWCNTs（紅色）和PG/WJM石墨烯：SWCNTs（藍(lán)色）的電流靜態(tài)CD曲線之間的比較。b）PG/WJM石墨烯的恒電流CD曲線：不同電流密度下的SWCNTs（從0.0125到25mA/cm2）。c）作為WJM石墨烯（黑色）、WJM石墨烯：SWCNTs（紅色）和PG/WJM石墨烯：SWCNTs（藍(lán)色）電流密度函數(shù)繪制的Careal值。插圖顯示了作為電流密度函數(shù)繪制的同一個MSCs的CVOL值不同。d）電流密度為0.25mA/cm2時，電流學(xué)CD曲線WJM石墨烯：SWCNTs（紅色）和PG/WJM-石墨烯：SWCNTs（藍(lán)色）的比較。插圖顯示了PG/WJM石墨烯：SWCNTs在電流密度為25mA/cm2時的電流靜態(tài)CD曲線。用于ESR估計的Vdrop值也適用于每個CD曲線。

圖6 絲網(wǎng)印刷PG/WJM石墨烯的Ragone圖：SWCNTs。

圖6顯示了PG/WJM石墨烯的Ragone圖：SWCNTs，以及一些工作點(diǎn)（功率密度、能量密度），這是文獻(xiàn)中報道的基于石墨烯的MSCs的結(jié)果。盡管之前已經(jīng)報道了基于石墨烯的MSCs的非凡體積性能，但相應(yīng)的區(qū)域性能在能量密度和功率密度方面，通常低于我們的PG/WJM石墨烯：SWCNTs所獲得的能量密度。雖然Magali Brunet等人曾使用基于洋蔥狀碳納米材料的MSCSs證明了記錄的高面積性能，但洋蔥狀碳納米材料的合成從昂貴的納米金剛石粉末開始，需要超過1700℃的高溫工藝條件[2]。

圖7 絲網(wǎng)印刷MSCs的耐久性和機(jī)械靈活性。a）PG/WJM石墨烯的電容保持率：在電流密度為0.125mA/cm2時，超過10000 CD周期的SWCNTs。b）采用的機(jī)械應(yīng)力示意圖：（1）彎曲和（2）折疊。c）PG/WJM石墨烯的電容保持率：在R為1和2 cm（插入面板）時，SWCNTs超過100次彎曲（黑色，左Y軸）。d）折疊PG/WJM石墨烯的電容保持率：90°和180°處的SWCNT（黑色，左Y軸）。

為了證明所制MSCs的耐久性和機(jī)械性能，在10000次循環(huán)（圖7a）和不同彎曲應(yīng)力下進(jìn)行了恒電流CD循環(huán)。如圖37a所示，PG/WJM石墨烯：SWCNTs顯示出良好的循環(huán)穩(wěn)定性。事實(shí)上，在電流密度為0.1875mA/cm2的情況下，10000次循環(huán)后，高達(dá)98%的電容保持不變。值得注意的是，高庫侖效率表明雙層形成是高度可逆的，沒有發(fā)生寄生法拉第反應(yīng)。WJM石墨烯也獲得了類似的結(jié)果，如圖7a的插圖所示。該裝置的高耐久性可歸因于平面內(nèi)的叉指型石墨烯結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)允許在短差分路徑中以有利的超快速度吸收進(jìn)入或去除石墨烯層的電解質(zhì)離子流。圖7c顯示了PG/WJM石墨烯：SWCNTs的R為1 cm時的過彎電容保持圖，圖7c的插圖顯示了R等于2 cm時的相同試驗(yàn)。R= 1cm時，器件保持超過初始電容的97%，庫侖效率超過95%。對于2cm的R，觀察到一個可忽略的電容損失（1%），庫侖效率為95%。這些裝置也在不同的范圍內(nèi)進(jìn)行了測試，范圍從0o（不傾斜）到90o到180o（圖3d）。在這兩個θ值折疊后，器件的電容增加了6%，而庫侖效率沒有明顯變化。電容的增加可以暫時歸因于折疊電極中活性材料的良好介觀重排。

圖8 乙烯-醋酸乙烯酯（EVA）密封絲網(wǎng)印刷多層膜耐洗性試驗(yàn)。a）模擬實(shí)際家庭洗衣條件，將MSCs調(diào)節(jié)成微空間服裝的示意圖。b）在60℃下使用清潔劑和織物柔軟劑清洗循環(huán)后，在1200 rpm下離心，對MSCs進(jìn)行電化學(xué)表征（CV和CD測量）。

【結(jié)論展望】

在這項(xiàng)工作中，作者開發(fā)了一種可擴(kuò)展的石墨烯油墨生產(chǎn)，通過濕噴磨去角質(zhì)和溶劑交換工藝，用于絲網(wǎng)印刷、柔性、固態(tài)和可清洗微型超級電容器（MSCs）的制造。值得一提的是，在N-甲基-2-吡咯烷酮中，WJM石墨的剝落使得在短時間內(nèi)可以產(chǎn)生大量高質(zhì)量（單層/多層）石墨烯分散體。隨后的溶劑交換過程對于在水/乙醇（70:30）和萜品醇（1 wt%）中形成可絲網(wǎng)印刷的WJM石墨烯基油墨是有效的，然后用這種油墨在塑料基片上制備了柔性固態(tài)多晶閘管。本研究結(jié)果為擴(kuò)大基于石墨烯的MSCs的生產(chǎn)能力提供了一條有效途徑，與工業(yè)級石墨烯生產(chǎn)相兼容，可作為超級電容器的溶液處理活性材料。

Sebastiano Bellani, Elisa Petroni, Antonio Esau Del Rio Castillo, Nicola Curreli, Beatriz Martín-García, Reinier Oropesa-Nu?ez, Mirko Prato, and Francesco Bonaccorso, Scalable Production of Graphene Inks via Wet-Jet Milling Exfoliation for Screen-Printed Micro-Supercapacitors, Adv. Funct. Mater. 2019, 1807659, DOI:10.1002/adfm.201807659

本文來自能源學(xué)人，本文觀點(diǎn)不代表利特納米立場，轉(zhuǎn)載請聯(lián)系原作者。