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西安交大李磊团队《Adv. Funct. Mater》:简易的方法制备石墨烯-CNT复合油墨,用于全固态柔性微型超级电容器

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  • 时间:2020-03-16 12:26:12

 

       本文要点:

       一种简单的方法,即使用溶液处理的G-CNT复合墨水直接编写带有叉指电极的全固态,柔性MSC。

 

       一、成果简介

       微型电子设备的发展需要高性能微型超级电容器的发展。具有指状结构的微型超级电容器的低面能量密度是阻碍该应用的主要挑战。本文西安交通大学材料科学与工程学院李磊教授团队在Adv. Funct. Mater期刊发表名为“Direct Graphene‐Carbon Nanotube Composite Ink Writing All‐Solid‐State Flexible Microsupercapacitors with High Areal Energy Density”的论文,研究提出一种简单且可扩展的方法来制备石墨烯-CNT(G-CNT)复合油墨,用于直接写入全固态柔性微型超级电容器(MSC)。

       借助乙基纤维素形成G‐CNT墨水,石墨烯和CNT均匀地分散在松油醇溶液中。该油墨稳定且易于编写图案化的G-CNT电极,而没有集电器,粘合剂,导电添加剂和隔膜,这得益于相互交叉的结构,简化了MSC的制造过程。在G‐CNT电极的结构中,石墨烯和CNT都是用于电荷存储的电化学活性材料。CNT可以增加复合材料的电导率。另外,CNT起到支柱的作用,可以扩大石墨烯片之间的空间,避免石墨烯聚集,促进电解质从结构中进出。由于石墨烯和CNT之间的协同作用,该器件通过调整石墨烯和CNT之间的质量比,在面积能量密度和良好的机械柔韧性方面表现出惊人的电化学性能。

 

       二、图文导读

方案一. a)G‐CNT墨水的示意图。 b)具有G-CNT叉指电极结构的微型超级电容器的制造示意图。

图1. G‐CNT墨水的流变行为

图2. G‐CNT-5形态表征

图3. G‐CNT‐X电极的化学表征

图4. G‐CNT‐X的电化学性能

图5. 进行G‐CNT‐5并联和串联配置的三个设备的灵活性测试和组装

 

       三、小结

       本文展示一种简单的方法,即使用溶液处理的G-CNT复合墨水直接编写带有叉指电极的全固态,柔性MSC。这些器件显示出高的面电容,有希望的面能量和功率密度,出色的循环稳定性以及良好的机械柔韧性。器件具有令人鼓舞的电化学性能是由于石墨烯,CNT和电极结构之间的协同效应所致,其中CNT充当石墨烯片之间的支柱,以扩大其空间,从而促进电解质的进出。因此,此处制定的策略为简单,高性能,全固态,灵活的储能设备提供了一条新途径,该过程将以简单,通用和可扩展的方式进行。

       文献: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 

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