微型超級(jí)電容器是有前途的儲(chǔ)能設(shè)備，可以補(bǔ)充甚至替代可穿戴和可拉伸微電子設(shè)備中的鋰離子電池。但是，它們通常具有較低的能量密度和有限的機(jī)械拉伸性。在這里，我們報(bào)告基于混合電極的多合一平面微型超級(jí)電容器陣列（MSCAs），超薄ZnP納米片錨固在3D激光誘導(dǎo)的石墨烯泡沫（ZnP@LIG）上，排列在島-橋設(shè)備體系結(jié)構(gòu)中。具有大比表面積的混合電極表現(xiàn)出出色的離子電導(dǎo)率，在1 A g
-1時(shí)具有1425 F g
-1（7.125 F cm
-2）的高質(zhì)量（面積）電容以及長(zhǎng)期穩(wěn)定性。除了高能量密度（245 mWh cm
−2）和功率密度（145 mWh cm
−2時(shí)為12.50 mW kg
−1）之外，具有出色循環(huán)穩(wěn)定性的MSCA還通過(guò)串聯(lián)和并聯(lián)連接提供了可調(diào)的電壓和電流，輸出島-橋設(shè)計(jì)中的MSC單元，也使系統(tǒng)可逆地拉伸到100％。同時(shí)，通過(guò)UV-vis吸收光譜驗(yàn)證的理論計(jì)算部分表明，提高的電容量和倍率性能可能是由于在贗電容非層狀超薄ZnP納米片上電導(dǎo)率和吸附離子數(shù)量的提高（Na
2SO
4水溶液中的Na
+和PVA/KCl凝膠電解質(zhì)中的K
+）引起的。將多合一可拉伸MSCA與可折疊的Au基摩擦納米發(fā)電機(jī)和可拉伸的可折疊石墨烯基應(yīng)變傳感器集成在一起，展示了一種自供電的可拉伸系統(tǒng)。電子材料和設(shè)備體系結(jié)構(gòu)的耦合設(shè)計(jì)原理為開發(fā)高性能可穿戴/可拉伸儲(chǔ)能設(shè)備和用于未來(lái)生物集成電子產(chǎn)品的自供電可拉伸系統(tǒng)提供了一種有前途的方法。
Figure 1. 基于混合電極的多合一可拉伸微超級(jí)電容器陣列（MSCA）的合成過(guò)程和光學(xué)圖像，超薄ZnP納米片錨固在島橋布局中的3D激光誘導(dǎo)石墨烯泡沫（LIG）上。
Synthesis process and optical images of an all-in-one stretchable microsupercapacitor arrays (MSCAs) based on hybrid electrodes with ultrathin ZnP nanosheets anchored on 3D laser-induced graphene foams (LIG) configured in an island-bridge layout.
Figure 2. ZnP@LIG納米復(fù)合材料的形態(tài)和結(jié)構(gòu)表征。
Figure 3. ZnP@LIG納米復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和電子性能。
Figure 4. ZnO和ZnP納米片的電子結(jié)構(gòu)和紫外可見吸收光譜
Figure 5. ZnP@LIG電極的電化學(xué)性能。
Figure 6. 基于ZnP@LIG電極的多合一平面MSC的電化學(xué)性能
相關(guān)研究成果于2021年由福建閩江學(xué)院Cheng Zhang課題組，發(fā)表在Nano Energy（https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.105609）上。原文：High-energy all-in-one stretchable micro-supercapacitor arrays based on 3D laser-induced graphene foams decorated with mesoporous ZnP nanosheets for self-powered stretchable systems。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號(hào)
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