• 首页 > 科学频道 > 探索新闻

    科学家剥离出超级电容器石墨烯复合膜

    2017年01月05日 17:13:10   来源:MaterialsViews

       近年来,柔性、微型能源储存装置由于其柔韧和轻便等特点,在可穿戴电子设备、智能皮肤和便携式智能手机等方面展现出巨大的应用前景。其中,柔性的全固态超级电容器具有结构简单、制作方便、功率密度高、充放电快速、以及循环寿命长等优点,成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含两种结构: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。而高性能的超级电容器的电极材料需要有较好的电化学稳定性、较高的电导率和优异的电容性能。

      作为一种新型的过渡金属碳化物(一个过渡金属和一个第三或第四族的元素(如Al, Ge, Si等)以及碳或氮元素组成的化合物),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,广泛地应用在锂离子电池、超级电容器和电催化反应中。然而研究发现,MXene的尺寸(≈200 nm)相对较小,不利于构建高性能、柔性的大面积薄膜型全固态超级电容器电极。

      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(共同通讯作者)以此为着眼点,合作制备了基于MXene和电化学剥离的石墨烯纳米复合物薄膜电极,并将其应用到传统的固态超级电容器和平面的微型超级电容器中。

      该复合膜具有两方面的优势:其一,电化学剥离的高质量的石墨烯层可以作为整个膜电极的机械支架,进一步的增强膜电极整体的柔性、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,可以提供大量的层间距,有利于充放电过程中离子的快速嵌入和脱嵌。

      得到的膜电极在组装成传统对称柔性超级电容器后,在0.1 A cm-3的电流密度时,其体积电容高达216 F cm-3,同时在2500次充、放电循环后,比容量仍能保持85.2%。另外,通过掩膜版喷涂溶液相的MXene/电化学剥离石墨烯墨水制备的叉指状微型超级电容器,在5 mV s-1的循环伏安扫描速度下,其面积电容和体积电容分别高达3.26 mF cm-2和33 F cm-3,这些性能指标高于目前大部分同类文献所报道的数值。

      随后,对此微超级电容器进行弯折的柔性状态下进行循环测试,在2500次循环充放电之后,其电容性能依然可以保持82%。值得关注的是,在该工作中,我们利用自制的电化学剥离装置制备出的电剥离石墨烯具有高产率,高碳氧比和高分散性等特点。

      该工作通过电极结构的优化设计,利用简单的方法制备了高性能的超级电容器电极材料,这为制备低成本、高效率的柔性储能器件开辟了一条新思路。

      来源:XXX(非中文科技资讯)的作品均转载自其它媒体,转载请尊重版权保留出处,一切法律责任自负。

      文章内容仅供阅读,不构成投资建议,请谨慎对待。投资者据此操作,风险自担。

      中文科技资讯倡导尊重与保护知识产权。如发现本站文章存在版权问题,烦请30天内提供版权疑问、身份证明、版权证明、联系方式等发邮件至news@citnews.com.cn,我们将及时沟通与处理。

    [责任编辑: CIT03]
    分享到微信

    即时探行数字人注册免费试用

    第三代骁龙8s平台,“恰逢其时”的“新生代旗舰”之选

    日前,高通举办新品发布会,推出了骁龙8旗舰移动平台诞生以来的第一款新生代旗舰平台:第三代骁龙8s,这是高通对骁龙旗舰移动平台的一次层级扩展,同时意味着广大消费者未来在旗舰手机市场也将会有更多丰富的选择。

    新闻探行AI智能外呼系统 节省80%人力成本

    敢闯技术无人区 TCL实业斩获多项AWE 2024艾普兰奖

    近日,中国家电及消费电子博览会(AWE 2024)隆重开幕。全球领先的智能终端企业TCL实业携多款创新技术和新品亮相,以敢为精神勇闯技术无人区,斩获四项AWE 2024艾普兰大奖。

    企业IT探行AI客服 24小时无休机器人接待

    重庆创新公积金应用,“区块链+政务服务”显成效

    “以前都要去窗口办,一套流程下来都要半个月了,现在方便多了!”打开“重庆公积金”微信小程序,按照提示流程提交相关材料,仅几秒钟,重庆市民曾某的账户就打进了21600元。

    3C消费探行AI视频 快速生成真人营销视频

    “纯臻4K 视界焕新”——爱普生4K 3LCD 激光工程投影

    2024年3月12日,由爱普生举办的主题为“纯臻4K 视界焕新”新品发布会在上海盛大举行。

    研究探行AI整体解决方案 全国招募代理

    2024全球开发者先锋大会即将开幕

    由世界人工智能大会组委会、上海市经信委、徐汇区政府、临港新片区管委会共同指导,由上海市人工智能行业协会联合上海人工智能实验室、上海临港经济发展(集团)有限公司、开放原子开源基金会主办的“2024全球开发者先锋大会”,将于2024年3月23日至24日举办。