《SURF COAT TECH》：优化3D无粘结剂石墨烯电极在电化学储能中的制备

本文要点：

• 3D无粘结剂石墨烯电极表现出优异的性能
• 快速，经济高效地制造无粘合剂电极
• 出色的电化学性能（比电容为62.07F/g）
• 潜在的候选电极，可增强电化学性能

1、成果简介

本文，通过大气压化学气相沉积（APCVD）一步制造三维（3D）无粘结剂石墨烯-镍泡沫（G-Ni）电极。在惰性环境中等压条件下，石墨烯薄膜沉积在泡沫镍上。使用实验设计（DOE）对统计参数进行了温度，时间和气体流速等工艺参数的统计优化，以最大程度地提高石墨烯的收率。通过X射线衍射（XRD），拉曼光谱，场发射扫描电子显微镜（FESEM）和能量色散X射线光谱（EDS）研究了制备的石墨烯电极的结构和形态特性。通过循环伏安法（CV）和电化学阻抗谱（EIS）测量进行电化学研究。

结果证实了无粘合剂的电极具有良好的表面形态，高纯度和结晶性的少层石墨烯。统计分析表明，石墨烯电极的最佳制备条件分别为900℃、10min和100sccm。石墨烯生长的回归模型和实验结果分别为3.93mg/cm2和4.01mg/cm2。电化学上，在3mv/s的扫描速率下，记录到62.07f/g的比电容值，表明所制备的3D石墨烯电极具有良好的储能性能。

2、图文导读

图1。G-Ni电极的APCVD示意图

图2。石墨烯收率的实验值与预测值之间的关系

图3。使用优化的合成条件进行石墨烯生长的3D表面图

图4。（a）镍泡沫的FESEM显微照片，（bd）镍泡沫沉积的石墨烯薄膜在不同放大倍数下显示FESEM图像；图6b中标记的正方形区域在图6（cd）中扩展，并且（e）石墨烯电极（G-Ni）的EDX光谱；插图描绘了元素组成。

图5。（a）以3 mV / s的扫描速率覆盖泡沫镍和G-Ni电极的CV曲线，（b）比电容与扫描速率的比较图，（c）G-Ni电极的奈奎斯特图图1示出了石墨烯电极的电荷转移电阻。

3、小结

无粘结剂的石墨烯电极（G-Ni）已通过APCVD成功制备。所用的碳前体是CH 4，而Ni泡沫既充当底物又充当催化剂。杂化石墨烯电极电沉积的金属氧化物是 有希望的储能材料，以改善超级电容性能。因此，所制造的无粘合剂的石墨烯电极具有极好的潜力，可以用作开发便携式能量存储系统的电极材料。

文献：