成果简介
可压缩储能器件在不同压缩应变下性能稳定，在可穿戴电子产品中非常有前景的。本文，桂林理工大学臧利敏 副研究员等在《POLYM COMPOSITE》期刊发表名为“Compressible zinc-ion hybrid supercapacitor and piezoresistive sensor based on reduced graphene oxide/polypyrrole modified melamine sponge”的论文，研究通过还原氧化石墨烯（rGO）和聚吡咯（PPy）对三聚氰胺海绵（MS）进行改性，得到可压缩正极（PPy/rGO@MS）。然后，通过将PPy/rGO@MS正极夹在两个锌箔之间，设计了一种结构新颖的可压缩锌离子混合超级电容器（CZHS），以提高活性材料的利用率。
作电压在0.2-1.8V的CZHS表现出129.8 mAh g-1的高比容量，103.8 Wh kg-1的能量密度，15,000次GCD循环后容量保持率为72.0%。此外，在3000次压缩/释放循环后，CZHS的容量保持率为90.9%，压缩应变为40%。结果表明，该器件具有优异的电化学性能和较高的压缩性能。还通过电化学分析和密度泛函理论研究了Zn//PPy/rGO@MS体系的电荷存储机理。利用PPy/rGO@MS复合材料的可压缩性和灵敏的电阻变化，制备了一种结构与CZHS相似的压阻式传感器。本工作为制备高性能可压缩储能器件和压阻式传感器提供了一种有效的策略。
图文导读
图1、可压缩PPy/rGO@MS电极的制备及CZHS和压阻式传感器的制备示意图。
图2、（A-C）rGO@MS和（D-F）PPy/rGO@MS-20的SEM图像。
图3、样品的化学结构和官能团
图3、GO@MS、rGO@MS和PPy/rGO@MS-2的电化学性能
图4、PPy/rGO@MS正极的电化学特性
图5、CZHS的电化学性能
图6、压阻式传感器的特性。
小结
综上所述，可压缩的PPy/rGO@MS电极被制备成了CZHS。通过电化学分析和DFT计算研究了Zn//PPy/rGO@MS系统的电荷储存机制：rGO可以提供EDLC，并由于残留的含氧官能团而参与Zn2+的储存，PPy可以通过容纳阴离子（SO42-）和阳离子（Zn2+）提供额外的电荷储存能力。这种基于可压缩PPy/rGO@MS的 “三明治 “结构的装置在可穿戴设备和智能设备中作为可压缩储能装置和/或压阻传感器具有很大的潜力。
文献：https://doi.org/10.1002/pc.27360
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