基于二維電極材料的充電機(jī)充電超級(jí)電容器
2017-8-29 9:47:54??????點(diǎn)擊：
充電機(jī)充電超級(jí)電容器是一種新式儲(chǔ)能器材，因可添補(bǔ)電池功率密度與電容器能量密度的缺乏而受到科技工作者的喜愛(ài)。制備高性能的充電機(jī)充電超級(jí)電容器以調(diào)控其能量密度和功率密度，關(guān)鍵技能在于電極資料的組成、高性能活性電極制備和高牢靠性充電機(jī)充電超級(jí)電容器的封裝等。在電極資料方面，以石墨烯為代表的二維資料因其大比表面積、杰出的機(jī)械性能等特征而被使用在充電機(jī)充電超級(jí)電容器中，獲得了重大進(jìn)展；關(guān)于活性電極制備，可經(jīng)過(guò)靜電噴涂、印刷、激光等工業(yè)老練的規(guī)?；に嚻囱b高性能電極薄膜和三維微觀體；關(guān)于充電機(jī)充電超級(jí)電容器的封裝，選用電鍍、刻蝕、印刷、激光、熱壓等老練工藝可大大提升器材的牢靠性。根據(jù)上述評(píng)論，本陳述別離針對(duì)石墨烯、石墨烯/多價(jià)態(tài)氧化錳和二硒化鉬三種活性電極資料，結(jié)合牢靠的工業(yè)化技能，制備了柔性薄膜充電機(jī)充電超級(jí)電容器、可裁剪和貼片充電機(jī)充電超級(jí)電容器、高功率密度充電機(jī)充電超級(jí)電容器。如下進(jìn)行具體討論。
柔性薄膜充電機(jī)充電超級(jí)電容器因具有可彎曲、折疊、異型等特性在未來(lái)可穿戴電子設(shè)備中有較大的使用空間，相關(guān)于傳統(tǒng)的商用刺進(jìn)式或貼片（超級(jí)）電容器，可大大使用設(shè)備中的有限空間。因?yàn)楸∧こ潆姍C(jī)充電超級(jí)電容器的封裝體積較小，可表現(xiàn)出較高的體積能量密度。經(jīng)過(guò)激光加工氧化石墨烯薄膜構(gòu)筑平面叉指微型充電機(jī)充電超級(jí)電容器，在掃速為1V/s時(shí)，其體積能量密度別離為商用貼片充電機(jī)充電超級(jí)電容器和傳統(tǒng)鋁電解電容的3.75和8785倍。該器材能夠經(jīng)過(guò)老練的印刷、熱壓等工藝封裝，體現(xiàn)出超?。?8微米）、柔性和高體積能量密度（LiCl-PVA膠體電解質(zhì)中為0.98mWh/cm3，離子液體電解液中為5.7mWh/cm3）等特征。該器材能夠集成在電子體系中，體現(xiàn)在未來(lái)可穿戴電子設(shè)備中的使用遠(yuǎn)景。
關(guān)于充電機(jī)充電超級(jí)電容器而言，器材的容量和循環(huán)性能是重要目標(biāo)。經(jīng)過(guò)規(guī)模化辦法制備一種石墨烯/多價(jià)態(tài)氧化錳(rGO/MnOx)復(fù)合資料，作為充電機(jī)充電超級(jí)電容器的正極資料，有望大幅進(jìn)步其電化學(xué)性能。首要，經(jīng)過(guò)GO模板誘導(dǎo)片狀δ-MnO2成長(zhǎng)，繼而經(jīng)過(guò)水合肼一步復(fù)原GO并調(diào)控MnO2的價(jià)態(tài)，獲得rGO/MnOx復(fù)合資料。該復(fù)合資料在大載量下仍然具有優(yōu)異的電化學(xué)性能，2mg/cm2的載量下比容量達(dá)202F/g，19mg/cm2的載量時(shí)其面電容可達(dá)2.5F/cm2，同時(shí)體現(xiàn)出超長(zhǎng)的壽數(shù)（115000圈，容量保有率106%）。將其作為正極資料與活性炭負(fù)極、離子液體電解液拼裝，獲得的三明治充電機(jī)充電超級(jí)電容器最大能量密度達(dá)47.9Wh/kg，功率密度可達(dá)20.8kW/kg，在80000次循環(huán)后容量仍有96%的保有率。最終，使用大規(guī)模加工工藝技能（電鍍、刻蝕、印刷、熱壓等）開(kāi)發(fā)新式結(jié)構(gòu)器材加工，制備了可裁剪和貼片兩種充電機(jī)充電超級(jí)電容器，未來(lái)有望使用在微型和可穿戴電子設(shè)備中。
經(jīng)過(guò)激光誘導(dǎo)MoSe2由2H相轉(zhuǎn)換為1T相，結(jié)合靜電噴涂工藝拼裝高質(zhì)量二維資料電極。別離以0.5M硫酸鈉溶液、離子液體為電解液，封裝三明治結(jié)構(gòu)充電機(jī)充電超級(jí)電容器（水系器材和離子液體器材）。兩種器材均顯現(xiàn)出超高的倍率特性、循環(huán)性能（10V/s掃速下1000000圈容量保有率，水系器材87.9%，離子液體器材121.4%）。此外，器材的功率密度最高可達(dá)2113W/cm3，比傳統(tǒng)的充電機(jī)充電超級(jí)電容器和鋁電解電容高一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，且具有極短的馳豫時(shí)刻（0.032毫秒），顯現(xiàn)在高頻電子器材中使用的遠(yuǎn)景。經(jīng)過(guò)對(duì)器材循環(huán)后的電極資料樣品進(jìn)行剖析，發(fā)現(xiàn)資料的相變、Se原子缺失等是形成器材容量衰減的重要原因。該高功率密度、高頻充電機(jī)充電超級(jí)電容器有望在直流濾波中獲得使用。
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