Figur 1. Schematisk illustration för den förbättrade laserinducerande tillväxtprocessen av ultratjocka 3D-grafenramverk med hierarkiska porer. Kredit:LI Nian
Nyligen, en forskargrupp ledd av prof. Wang Zhenyang från Institute of Solid State Physics vid Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) rapporterade en ny metod för att förbereda högpresterande superkondensatorer med ultrahög energilagringstäthet.
Att konstruera 3-D grafen ramverk med ultratjocklek och rika jontransportvägar är av stor betydelse för den praktiska tillämpningen av grafen superkondensatorer. Dock, i tjockare elektroder, den totala energilagringsförmågan begränsas av otillräcklig leverans av joner till elektrodmaterialets yta och de dåliga elektrontransportegenskaperna.
I det här arbetet, laserinducerade ultratjocka 3D grafen ramverk, med tjocklek upp till 320 μm, odlades direkt på den syntetiserade polyimiden genom att optimera den termiska känsligheten hos polyimid för att öka laserns penetrationsdjup. Således, hierarkiska porer erhölls på grund av den snabba frigöringen av gasformiga produkter under laserstrålning, vilket underlättade snabb jontransport.
Denna nya struktur balanserade väl motsättningen mellan elektrodtjocklek och snabb jontransport. Pseudokapacitiv polypyrrol introducerades ytterligare i grafenramverken för att förbereda kompositelektroder, som visar specifika kapacitanser så höga som 2412,2 mF cm -2 vid 0,5 mA cm -2 .
Fig. 2. Morfologi och strukturkarakteriseringar av de ultratjocka 3D-grafenramverken. Kredit:LI Nian
Följaktligen, flexibla solid-state mikrosuperkondensatorer konstruerades med en hög energitäthet på 134,4 μWh cm -2 vid en effekttäthet på 325 μW cm -2 .
Dessa resultat visar att dessa ultratjocka grafenelektroder har stor potential vid tillämpning av superkondensatorer som lovar hög energilagringstäthet.
Fig.3. Superkondensatorernas elektrokemiska prestanda. Kredit:LI Nian
