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清华大学Chun Li和Gaoquan Shi课题组--调整石墨烯水凝胶的含氧基团:用于具有大面积质量负载的高性能超级电容器

发布时间:2019-1-11 15:05:02      阅读231

  超级电容器的实际应用非常需要具有高面积电容的高性能电极。在此,我们报道了由富含羟基的石墨烯水凝胶(HRGH)制备的这种电极。石墨烯片上的羟基有助于贋电容并改善HRGH对水性电解质的润湿性,确保电极内离子的快速传输,特别是对于具有高质量负载的电极。基于机械压缩的HRGHs超级电容器,在1 A/g时,显示出高重量电容(260 F/g)和体积电容(312 F cm-3),良好的倍率性能(~78%,100 A/g),以及出色的循环稳定性(10 000次循环后100%)。此外,在10 mg cm-2的质量负载下,在1 mA cm-2下实现了2675 mF cm-2的超高面电容。即使在50或100 mA cm-2的高电流密度下,面积电容仍保持在2140或1768 mF cm-2,证明了HRGH电极出色的可扩展性。

Fig. 1. (a-c)HRGH-0的扫描电子显微镜(SEM)图;(d-f)HRGH-0.2的SEM图。

Fig. 2. 冷冻干燥HRGH-n的动态水接触角测量。

  Fig. 3. HRGH-n-SCs的电化学性能。(a)CV曲线;(b)GCD曲线;(c)Cg对电流密度的曲线;(d)HRGH-n-SC的Cgs和Cvs;(e)体积能量密度与体积功率密度的Ragone图;(f)HRGH-0.2-SC的循环稳定性和库仑效率。

  Fig. 4. HRGH-0.2-SCs在高面积质量负荷(mg cm-2)下的电化学性能。(a)Nyquist曲线;(b)CV曲线;(c)电流密度范围为1至100 mA cm-2的Cas;(d)在含水电解质中,HRGH-0.2-SC的Cas与其他已报导的超级电容器的Cas相比较。

  相关研究成果于2018年由清华大学Chun Li和Gaoquan Shi课题组,发表在J. Mater. Chem. A(DOI: 10.1039/c7ta10843e)上。原文:Tailoring the oxygenated groups of graphene hydrogels for high-performance supercapacitors with large areal mass loadings(J. Mater. Chem. A, 2018, 6, 6587-6594)。

  来源:石墨烯杂志

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