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河北農業大學Ningzhao Shang和河北大學Yongjun Gao等--氧化石墨烯基鋁復合離子超級電容器

通過KNO₃輔助爆炸并遵循毛細管致密化工藝，開發了一種用于鋁復合離子超級電容器（Al-SC）的石墨烯氧化物基碳電極材料，該材料具有大的比表面積和存儲正負離子的活性位點。使用由氯化鋁和離子液體組成的雙鹽電解質，在電流密度為0.5 A g^-1和電壓為0至3.5 V的情況下，Al SC的電容達到549 F g^-1。表征和對照實驗表明，特殊的多孔結構和豐富的含氧基團使Al SC具有233 W h kg^-1的顯著高能量密度和17500 W kg^-1超高功率密度。通過非原位表征和理論計算，研究了鋁配合離子的電化學存儲機理。這種Al-SC為基于鋁物種的電化學儲能鋪平了道路。

圖1.（a） GO–P的爆炸，（b）GO–K–P的爆破，（c）XRD圖譜，以及（d）GO、GO–P、GO–P–W、GO–K–P和GO–K-P–W的拉曼光譜。

圖2:所有樣品的XPS（a）測量光譜、（b）C1s光譜和（C）O1s光譜。

圖3.（a）GO、（b）GO–P、（c）GO–P-W、（d）GO–K-P和（e）GO–K–P-W的TEM圖像。

圖4.使用EMIMBF₄作為電解質的可充電超級電容器的電化學性能。（a）在50 mV s^-1的掃描速率下測試的所有樣品的CV曲線，（b）在1 a g^-1的電流密度下測量的所有樣本的CCD曲線，（c）在不同掃描速率下的GO–K–P–W的CV曲線和（d）在不同電流密度下測試的GO–K–P–W的CCD曲線。

圖5.EMIMBF₄電解質中不同鹽（LiCl、KCl、NaCl、ZnCl₂和AlCl₃）的電化學性質。（a）在50 mV s^-1的EMIMBF₄、LiCl/EMMBF₄、KCl/EMIMBF₄、NaCl/EMMbf₄和ZnCl₂/EMIMBF₄下測試的CV曲線。（b）在0.5 A g^-1的EMIMBF₄、LiCl/EMMBF₄、KCl/EMIMBF₄、NaCl/EMMbf₄和ZnCl₂/EMIMBF₄下測量的CCD輪廓。（c）在50 mV s^-1的EMIMBF₄和AlCl₃/EMIMBF₄。（d）在0.5 A g^-1的EMIMBF₄和AlCl₃/EMIMBF₄。（e）在2 A g^-1的電流密度下，以純EMIMBF₄和AlCl₃/EMIMBF₄為電解質進行10000次循環的器件穩定性測試。

圖6.（a） EMIMBF₄和AlCl₃/EMIMBF₄電解質的拉曼光譜。（b）分子動力學模擬第2000步AlCl₃/EMIMBF₄電解質的配置。

圖7.不同充放電電壓下電極的非原位表征。（a）（c）Al 2p、（d）Cl 2p、、（e）N 1s和（f）F 1s的XRD圖譜、（b）拉曼光譜和XPS光譜。

相關研究成果由河北農業大學Ningzhao Shang和河北大學Yongjun Gao等人2023年發表在ACS Applied Energy Materials (鏈接:https://doi.org/10.1021/acsaem.3c01679)上。
原文：Graphene Oxide-Based Aluminum Complex Ion Supercapacitor

轉自《石墨烯研究》公眾號



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