kangjianli的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/kangjianli

博文

基于三维连续石墨烯膜的“超级电池”(Nano Energy)

已有 2725 次阅读 2016-4-20 12:16 |系统分类:论文交流

石墨烯作为一种基础二维材料具有优异的力学、物理和化学性能,在能量存储/转换、膜法水处理等领域表现出了巨大的应用潜力。但从器件实用化角度考虑,如何让二维材料在保持其本征特性的前提下实现三维自组装构造并避免重新聚合是拓展其应用的关键之一。迄今,人们已经开发了多种方法来获得三维石墨烯自组装体,如冷冻干燥法、模板制备法、直接化学气相沉积法等,但这些方法获得的三维石墨烯要么密度极低,孔隙极大(几十到几百微米),要么密度很大,比表面积主要来自微孔内表面(小于1nm的孔洞),而在纳米孔(2-100nm)范围内的三维连续石墨烯自组装体研究还是一个空白。

   本工作中我们采用了一种两步合成新方法,避免了纳米多孔金属模板催化剂在高温下快速长大造成多孔石墨烯孔径变大的难题,首次获得了膜孔直径在1-150nm的连续多级纳米孔石墨烯膜(有效外比表面积可达954.7 m2/g)。将此石墨烯膜组装成全固态超级电容器,获得了超优异的电化学储能特性:全固态超级电容器的器件比容量高达38.2 F/cm3,能量密度和功率密度分别达到2.65mWh/cm320.8 W/cm3。这主要得益于其独特的纳米多孔结构。石墨烯膜中的连续纳米孔道使电解液自由传输于整个电极中,缩短了离子/电子传输距离;同时,纳米孔结构又保证了石墨烯膜具有较高的密度,从而使器件同时获得高的体积能量密度和质量能量密度。此外,该储能器件还表现出了优异的机械性能,对折180o器件无破损且性能保持不变,这对可穿戴电子产品来说尤为重要。

   此工作已在线发表在Nano Energy上,希望与各位同行深入交流,并欢迎批评指正!

 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285516300751






https://wap.sciencenet.cn/blog-538241-971422.html

上一篇:双原位合成法制备高强CNTs/羟磷灰石复合材料(carbon)

1 赵玉峰

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (2 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2021-5-19 02:00

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部