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便携式储能它最行 走近石墨烯柔性超级电容器

导读: 随着科学技术的进步,工业化和信息化的迅速发展,计算机、移动电话、照相机等电子产品已成为生活中的必需品。由台式机向笔记本电脑、座机向移动电话的转变,都表明人类对电子设备的要求已不仅仅局限在“可使用”,而是逐步向便携化迈进。

(2)基于石墨烯复合材料的柔性超级电容器

虽然碳材料具有优异的双电层电容器的性能,但是碳材料的表面积有限,储存电荷的能力也有限。为了进一步提升柔性超级电容器的储能能力,引入赝电容材料,获得石墨烯与赝电容材料的复合材料。在复合材料中,石墨烯既作为双电层储存能量,又作为赝电容材料的支撑骨架及导电通道。双电层与赝电容的有机结合可使两种储能机制协同工作,发挥最优的性能。

高分子导电聚合物是一种制备工艺简单、性能优越的赝电容材料,如聚苯胺、聚吡咯等。聚苯胺是一种典型的导电聚合物,具有较高的电导率、独特的掺杂机制及良好的环境稳定性等特点,且原料易获得,成本低。导电物的制备方法简单,包括原位聚合、电聚合、溶液法等。

Zhang等在氧化石墨烯上原位聚合聚苯胺,获得480 F/g的质量比电容。Cong等在一步法制备的还原氧化石墨烯上负载聚苯胺,获得柔性、轻质、高导电性的复合电极材料,质量比电容高达763 F/g。Zang等采用电化学聚合的方法在石

墨烯网状薄膜上负载聚苯胺,将器件的面积比电容由2 mF/cm2提高到23 mF/cm2,负载后仍然具有良好的柔性变形性能。

石墨烯与导电聚合物复合后,可以大幅度提高电容值。另外,聚合物可增强石墨烯与基底之间的结合力,也提高了柔性变形的能力,在柔性超级电容器领域具有很好的应用前景。

3、结论与展望

综上所述,由于石墨烯具备独特的结构和电化学性能,且可与赝电容材料进行复合,是一种具有潜力的柔性超级电容器的电极材料。柔性超级电容器中的石墨烯可以实现多种类型的静态变形和高频率的动态变形,而且变形过程中电化学性能保持稳定,从而很大程度上推动了柔性超级电容器领域的前进。相信随着石墨烯性能的完善及配套微加工技术的精进,石墨烯柔性超级电容器会向越来越广阔的应用空间发展。

参考文献:臧晓蓓,康飞宇,朱宏伟。石墨烯柔性超级电容器[J].自然杂志。

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