醌胺聚合物具有独特的不饱和六元环结构，其相邻或分离的羰基基团可通过可逆氧化还原反应实现高效电荷存储与优异电化学性能，因此被广泛应用于超级电容器电极材料。本文，兰州大学王宝燕、杜鹏程副教授等在《Journal of Alloys and Compounds》期刊发表名为“Hierarchical graphene-quinone-amine polymer nanocomposites with redox activity for high-performance flexible supercapacitors”的论文，研究合成了基于石墨烯的醌胺聚合物复合材料PBDQ@rGO。其中PBDQ有效抑制石墨烯层重叠，同时引入伪电容效应；还原氧化石墨烯(rGO)则提升了电导率与倍率性能。PBDQ与rGO的协同作用显著增强了离子传输效率，全面提升了电化学性能。
PBDQ@rGO-1复合材料在0.5 A/g电流密度下展现出674.5 F/g的比电容，在50 A/g高电流密度下仍保持80.86%的电容值， 经25,000次循环后仍保持73.22%初始容量。此外，基于PBDQ@rGO-1//活性炭的柔性非对称固态超级电容器（FASCs）在0.5 A g⁻¹条件下展现出98.7 F g⁻¹的比电容， 在10 A g⁻¹条件下经5000次循环后仍保持83.0%的电容值，并在394.8 W kg⁻¹功率密度下实现34.18 Wh kg⁻¹的能量密度。该FASC在弯曲和扭转变形下展现出卓越的机械稳定性，经5000次循环后仍保持电化学性能。通过原位与非原位表征技术阐明其储能机理，为醌类电极材料的理性设计奠定基础。
本研究采用简便的一步水热法，在温和条件下制备了基于石墨烯的醌胺聚合物复合材料PBDQ@rGO。其中PBDQ组分可抑制石墨烯层重叠堆积并赋予伪电容特性，而rGO则提升了电导率与倍率性能。PBDQ与rGO间的协同作用促进了高效离子传输，显著改善了整体电化学性能。在所制备的电极材料中，PBDQ@rGO-1展现出最高比电容（0.5 A g⁻¹时达674.5 F g⁻¹）、显著的高倍率容量（50 A g⁻¹时容量保持率80.86%）及优异的循环稳定性（25,000次循环后容量保持率73.22%）。基于PBDQ@rGO-1与活性炭组装的柔性超级电容器（FASC）展现出卓越性能：在0.5 A/g条件下达到98.7 F/g的比电容，10 A/g循环5000次后容量保持率达83.0%，并实现34. 18 Wh kg⁻¹，功率密度达394.8 W kg⁻¹。值得注意的是，该FASC在弯曲和扭转状态下展现出卓越的机械柔韧性，经5000次弯曲循环后仍保持优异的机械稳定性。此外，本研究通过原位与非原位检测深入解析了醌胺聚合物的储能机制，为醌类化合物在储能领域的分子结构设计奠定了理论基础。
文献：https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2025.184301
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