随着便携式电子设置装备摆设和微电子体系(包罗康健监测、植入式医疗设置装备摆设和智能呆板人等)的发达进展,可穿着小型化的具有高容量性能的储能体系得到了越来越多的存眷。此中,纤维状超等电容器因为具有高功率密度、快速充放电本领和较长轮回寿命近几年研究热门之一。通常,还原氧化石墨烯纤维可以通过湿法纺丝氧化石墨烯(GO)疏散液,然后通事后续还本来大范围制备,其具有优秀的导电性、高强度和精良的柔韧性。然而,因为石墨烯纤维疏松的多孔布局以及对电解质较差的润湿性导致了低的体积电容,从而限定了它们作为柔性超等电容器的电极质料的应用。
克日,北京化工大学杨冬芝和于中振传授课题组通过简洁的毛细管帮助定向和湿法纺丝要领乐成地制备了取向的RGO/CNT杂化纤维。因为碳纳米管的有序分列,RGO/CNT杂化纤维具有一连的纳米通道和局促的介孔布局(~4 nm),提拔了纤维的比外貌积和导电率。别的,调控了纤维的还原水平,C/O为5,是以RGO片上保存了大量含氧官能团,这不但改进了纤维电极浸润性,还提供了近70%的容量。以RGO/CNT杂化纤维为事情电极,PVA/H2SO4为聚电解质,所组装的超等电容器在0.1 A cm-3的电流密度下具有354.9 F cm-3的高体积比容量,体现出优秀的轮回稳健性(10000次轮回后容量保存率为94%)。别的,设计的折纸布局的可折叠超等电容器也具有精良的稳健性,在小型化柔性和可拉伸装置中具有很好的应用远景。
该事情中提出的通过湿法纺丝GO和碳纳米管(CNT)的非液晶疏散液,然后用氢碘酸举行适度化学还原的要领制备具有窄介孔漫衍布局的柔性RGO/CNT杂化纤维,受益于取向CNT的存在和GO的适度还原,所得杂化纤维体现出精良机器性能、导电性和与电解质润湿性,为修筑高体积性能的柔性电极提供了一种新思绪。研究结果以《具有局促介孔布局的RGO/CNT杂化纤维用于高体积性能柔性超等电容器》(Reduced graphene oxide/carbon nanotube hybrid fibers with narrowly distributed mesopores for flexible supercapacitors with high volumetric capacitances and satisfactory durability, DOI:10.1016/j.carbon.2019.152:134-143)为题,颁发于《Carbon》上。北京化工大学质料科学与工程学院博士生徐婷为论文第一作者,北京化工大学质料学院杨冬芝副传授和于中振传授为配合通讯作者。该研究事情得到了国度天然科学基金项目标经费支持。
图1 RGO/CNT杂化纤维的制备历程及其形貌和孔布局表征
图2 以RGO/CNT杂化纤维为电极组装的柔性超等电容器的电化学性能表征
原文链接:http://doi.org/10.1016/j.carbon.2019.06.005
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