青岛大学《CEJ》：一种使用 S/N 共掺杂石墨烯气凝胶进行电化学储能的新方法！

成果简介

柔性电化学储能装置的实际应用仍然受到缺乏坚固的机械结构和高电容存储能力的限制。本文，青岛大学刘敬权教授团队在《Chemical Engineering Journal》期刊发表名为“In situ generation of CeCoSx bimetallic sulfide derived from “egg-box” seaweed biomass on S/N co-doped graphene aerogels for flexible all solid-state supercapacitors”的论文，研究基于海藻酸钠设计和制备的3D CeCoS x -SA/GF多孔气凝胶具有可以用所谓的“蛋盒”模型解释的特殊结构。每个金属离子都可以与两条相邻海藻酸钠分子链上的G单体的羧基和羟基配对。三聚氰胺泡沫用作石墨烯/海藻酸钠浸渍的载体，由于其强 π-π 堆叠，在显著限制石墨烯纳米片的团聚方面发挥着重要作用。

基于CeCoS x制备的电极-SA/GF在1Ag-1的电流密度下显示出873.3Fg-1的优异电化学电容。此外，在8Ag-1的高电流密度下，5000次循环后电容保持率仍可保持87.1% 。此外，由CoCeS x -SA/GF和活性炭组装而成的全固态非对称超级电容器器件在801 W kg -1的功率密度下显示出29.58 Wh kg -1的能量密度。对于实际应用，制造的超级电容器设备可以为多功能显示器供电28分钟，并照亮小灯泡3分钟。此外，KOH/聚乙烯醇凝胶电解质被用于制造高强度和柔性的CeCoSx -SA/GF/PVA/KOH复合膜电极，可弯曲各种角度（0°-180°），可扭成各种形状。值得注意的是，CeCoS x -SA/GF/PVA/KOH 复合膜分别可以举起盛装 500 mL（500 g）和 1000 mL（1 kg）水的塑料瓶，表明它在可穿戴和便携式电子设备方面具有巨大的应用潜力.

图文导读

方案1。CeCoS x -SA/GF制备示意图。

图1。(a) MF 的 SEM 图像。(b) CeCo-SA/GF 的 SEM 图像。(c) CeCoS x -SA/GF 的 SEM 图像。(df) 不同放大倍率下 rGO 上 CeCoS x -SA 的 SEM 图像。

图2。(a) CeCoS x -SA/GF 和对比样品的拉曼光谱和 (b) FT-IR 透射光谱。(c) CeCoS x -SA/GF/PVA/KOH复合薄膜、纯CeCoS x -SA/GF薄膜和纯PVA/KOH薄膜的应力-应变曲线。(d) CeCoS x -SA/GF/PVA/KOH 薄膜 (3.6 × 3.6 cm) 的照片。(e)不同重量的CeCoS x -SA/GF/PVA/KOH复合薄膜的拉伸强度测试照片。CeCoS x -SA/GF/PVA/KOH复合膜（f）不同角度和不同角度扭曲（g）的照片。

图3.三电极电化学性能

图4.CeCo-SA/GF、CeCoS x -SA/GF-9:1 和 CeCoS x -SA/GF 电极的动力学机制研究

图5、对组装好的 CeCoS x -SA/GF//AC ASC 器件进行各种电化学测试

小结

总之，我们使用基于石墨烯纳米片和 3D 多孔三聚氰胺泡沫的简便高效的原位策略制备了具有“蛋盒”结构的 S/N 共掺杂 CeCoS x -SA/GF 气凝胶。该研究提供了一种使用 S/N 共掺杂石墨烯气凝胶进行电化学储能的新方法。

文献：https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.139633