.../山大/哈工大合作《Small》:RGO-CNT混合膜用於柔性鋁離子電池

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成果簡介

高度導電的薄膜型集電器是電池的重要組成部分。除了金屬基集電器之外，輕質和高導電性碳材料（如還原氧化石墨烯（RGO）和碳納米管（CNT））也顯示出巨大的集電器潛力。然而，傳統的RGO製造通常需要較長的時間和較高的能量，這降低了產品的合格率和製造效率。而且，製造的RGO的性能需要進一步提高。

本文，天津大學、浙江大學、山東大學與哈爾濱工業大學合作在《Small》期刊發表名為「Nanomanufacturing of RGO‐CNT Hybrid Film for Flexible Aqueous Al‐Ion Batteries」的論文，研究將CNT和GO均勻混合到GO-CNT中，然後可以在不到1分鐘的時間內通過在2936 K下進行焦耳加熱將其直接還原為RGO-CNT。製成的RGO-CNT可實現2750Scm -1的高電導率，並實現10 6增加兩倍。以RGO-CNT為集電器的組裝式柔性Al-離子水基電池在卓越的循環穩定性和出色的倍率性能方面具有令人印象深刻的電化學性能，並且在彎曲，摺疊，刺穿和切割而無不利後果。

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圖文導讀

圖1、焦耳加熱引起的GO-CNT還原過程的示意圖。

圖2、a）GO‐CNT的數碼照片，具有出色的靈活性和可擴展性。

b）應用了卷對卷製造系統的示意圖，以通過焦耳加熱實現GO-CNT的恆定還原。

c）焦耳加熱過程中，隨著輸入功率的升高，RGO-CNT薄膜發出的光強度增加。比例尺：1釐米。

圖3、a，b）RGO-CNT的橫截面和放大圖的SEM圖像。

c）RGO-CNT裝置的發射光譜，該裝置符合黑體輻射方程式，可提取膜的溫度。

d–f）GO-CNT和RGO-CNT焦耳C 1的XRD，拉曼光譜，高解析度XPS光譜分別在1000、2000、3000 K左右退火。

圖4、a）不同掃描速率下AIB的典型CV曲線。b）研究了AIB的充電/放電測試。c）在1 A g-1的電流密度下執行的AIB的循環穩定性。d）AIB的EIS測試。

圖5、a）在60°，90°和180°彎曲時，水性AIB的放電容量。

b）一個AIB可以持續點亮電子表。c）由幾個大孔打孔的水性AIB的充電/放電測試。

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小結

綜上所述，採用高性能RGO-CNT雜化薄膜作為電流收集器，通過焦耳加熱來組裝柔性水性AIB。RGO-CNT在300 K下表現出優異的柔韌性和2750Scm−1的導電性，這使得水性AIB具有優異的電化學性能。150次循環後，首次放電容量為43.1 mAh g−1，容量保持率高達99.5%。此外，固態AIB在不同角度彎曲時具有可接受的靈活性和耐久性。基於RGO-CNT集電器的水性AIBs具有優越的電化學性能、極好的靈活性和高安全性，是未來可穿戴儲能器件的廣闊應用前景。

文獻：

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