在過(guò)去的幾年里，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為一個(gè)重要的技術(shù)、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)話題。其中一個(gè)主要影響是小型儲(chǔ)能設(shè)備對(duì)能量和功率密度的高需求。在該領(lǐng)域，激光誘導(dǎo)石墨烯(LIG)已成為制造柔性微型超級(jí)電容器的一種很有發(fā)展前景的材料。這種材料的性能局限性在于其有限的表面積和相對(duì)較低的導(dǎo)電性。在這項(xiàng)工作中，我們通過(guò)電泳修飾其表面來(lái)提高LIG超級(jí)電容器的性能:一個(gè)電極將用金屬氮化物和金屬碳化物(MXenes)修飾，另一個(gè)電極用氧化錳修飾。這兩種材料具有可觀的電導(dǎo)率和贗電容。在兩個(gè)電極上分別進(jìn)行了電化學(xué)測(cè)量。充電平衡后，將設(shè)備密封在袋中進(jìn)行測(cè)試。
圖1. (a) Ti
3AIC
2 MAX相前驅(qū)體(黑色曲線)和Ti
3C
2T
x, MXenes(紅色曲線)的XRD譜圖;(b) Ti
3C
2T
x的TEM顯微照片，薄片具有相應(yīng)的SAED圖案(插圖)。
圖2. FESEM上不同倍率的顯微圖。LIG圖像在左列。中間一列為MnO
2修飾的LIG，最后一列為MXene修飾的LIG。在100微米尺度(a、b、c)、5微米尺度(d、e、f)和1微米尺度(g-i)下進(jìn)行比較。
圖3. (a) Mn2p的XPS HR光譜和(b) Mn3s雙峰的XPS HR光譜。(c)沉積在LIG載體上的氧化錳的拉曼光譜(和相對(duì)擬合)。(d)錳電沉積修飾LIG的XRD圖譜(及相對(duì)擬合)。
圖4. 兩個(gè)電極的電化學(xué)測(cè)量。(a) EIS介乎10 MHz至1 MHz。(b) 5 mV s
-1下的循環(huán)伏安法。
圖5. 裝置的電化學(xué)測(cè)量。(a) OCV-340 mV，頻率[10 m;1M]Hz的EIS;(b) 5 mV s
-1電壓窗(1.6 V)下的循環(huán)伏安法 (c)不同循環(huán)充放電計(jì)算的庫(kù)侖效率和電容保持率。(d)不同電流密度下的充放電庫(kù)侖效率。(e) CCCD期間的電壓分布為0.5 mA/cm
2、1 mA/cm
2、2 mA/cm
2、5 mA/cm
2、10 mA/cm
2。(f)CCCD期間的電容計(jì)算。
圖6. 將該裝置的Ragone圖與當(dāng)前技術(shù)水平進(jìn)行比較。
相關(guān)研究成果由都靈理工大學(xué)科學(xué)應(yīng)用與技術(shù)學(xué)院Marco Reina等人于2023年發(fā)表在Electrochimica Acta (https://doi.org/10.1016/j.electacta.2023.143163 )上。原文：Decoration of laser induced graphene with MXene and manganese oxide for fabrication of a hybrid supercapacitor
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
