超级电容器

研究将N，P双掺杂的石墨烯水凝胶正极与锌负极和聚丙烯酸钾/羧甲基纤维素钠双网络水凝胶（PAAK/CMC）包裹的乙酸基“盐包水”电解质相结合，组装了高性能的柔性锌离子混合电容器

近日，中国科学院山西煤炭化学研究所陈成猛研究员与苏方远副研究员（共同通讯作者）等人证明了超高温石墨化是一种提高炭电极超级电容器频率响应能力的有效方法。石墨化复合膜的高电导率和较少石墨烯边缘的暴露，有利于电子传输和电化学双电层的建立，从而提高高频超级电容器的响应速度。作者利用拉曼光谱和密度泛函理论(DFT)研究了边缘对离子吸附行为的影响，提出边缘可能是影响高频超级电容器频率响应的主要因素。同时将SC-2800成功地应用于交流滤波电路。这项工作将为高频超级电容器的合理设计提供一个新的见解。

MICs性能受限的主要原因是正负极之间电化学反应动力学不匹配，需开发电压平台安全、比容量大、倍率性能好、稳定性好的负极材料；另外微型MICs器件的制备和组装技术相对复杂，需要更为简便的技术路线来满足实际需求。

首先制备高浓度的石墨烯油墨，然后通过反复浸干工艺将石墨烯涂覆在聚酯织物上。随后，通过在石墨烯涂层聚酯织物上电化学沉积聚苯胺 (PANI) 制备 PANI/GPT 电极。所得织物电极具良好的速率性能和良好的倍率能力。组装的柔性超级电容器还具有优异的柔韧性，弯曲长达 5000 次循环后电容保持率为95.10%。这种高性能的纺织电极和低成本的方法可以广泛应用于开发其他可穿戴储能设备。

受纺织染整领域低成本、高通量和可扩展印花工艺启发，使基于电子墨水的平网印花工艺在改进柔性可穿戴智能纺织产品的有限制造方法上实现可能。然而，当前制备的柔性电子器件，其电子电导率和离子传输提升仍然存在挑战。研究人员通过探究丝素（SF）对液态金属离子的吸附螯合作用制备出高稳定性镓铟（EGaIn）/ SF墨水，运用平网印花策略在柔性基材上可扩展制备图案化高导电EGaIn集流器，并对其导电恢复机制进行解析。同时，通过调节丝网目数和精准对花印制石墨烯3D阵列结构微型超级电容器（MSCs）电极，进一步解析其多向离子扩散机理。测试结果表明，所得的MSCs器件表现出出色的机械柔性、集成性和电化学性能，这在未来的柔性可穿戴智能纺织品中具有极大应用潜力。

浙江理工大学赵福刚老师课题组在《ACS Appl. Mater. Interfaces》期刊发表论文，研究将多电子氧化还原可逆、结构稳定的阴丹酮 (IDT) π-backbones 与还原的石墨烯氧化物（rGO）框架形成IDT@rGO分子异质结。这种不含导电剂和粘合剂的薄膜电极在-0.2-1.0V的电位范围内提供高达345Fg–1的最大电容。搭配薄膜电极-Ti3C2Tx MXene在负极中工作-0.1至-0.6V 的电位范围提供了高达769Fg–1的电容。由于IDT@rGO异质结正极和 Ti3C2T x MXene负极的完美互补电位，聚乙烯醇/H2SO4基于水凝胶电解质的柔性非对称超级电容器在8kWkg –1的高功率密度下提供了1.6V的扩大电压窗口和 17Whkg–1的令人印象深刻的能量密度，以及显著的速率能力和循环寿命以及出色的柔韧性和可弯曲性。

最后，作为概念证明，证明了石墨烯 SCs 对便携式电子产品和电动汽车的潜在适用性。实验研究强调了使用石墨烯 SC 作为辅助电源与电池结合用于驱动 EV 原型，以及作为主要能源设备来存储在制动和减速条件下再生的能量。