清華大學Chun Li和Gaoquan Shi課題組--調整石墨烯水凝膠的含氧基團:用於具有大面積質量負載的高性能超級電容器

2021-03-01 石墨烯雜誌

超級電容器的實際應用非常需要具有高面積電容的高性能電極。在此，我們報導了由富含羥基的石墨烯水凝膠（HRGH）製備的這種電極。石墨烯片上的羥基有助於贋電容並改善HRGH對水性電解質的潤溼性，確保電極內離子的快速傳輸，特別是對於具有高質量負載的電極。基於機械壓縮的HRGHs超級電容器，在1 A/g時，顯示出高重量電容（260 F/g）和體積電容（312 F cm-3），良好的倍率性能（～78%，100 A/g），以及出色的循環穩定性（10 000次循環後100％）。此外，在10 mg cm-2的質量負載下，在1 mA cm-2下實現了2675 mF cm-2的超高面電容。即使在50或100 mA cm-2的高電流密度下，面積電容仍保持在2140或1768 mF cm-2，證明了HRGH電極出色的可擴展性。

Fig. 1. （a-c）HRGH-0的掃描電子顯微鏡（SEM）圖；（d-f）HRGH-0.2的SEM圖。

Fig. 2. 冷凍乾燥HRGH-n的動態水接觸角測量。

Fig. 3. HRGH-n-SCs的電化學性能。（a）CV曲線；（b）GCD曲線；（c）Cg對電流密度的曲線；（d）HRGH-n-SC的Cgs和Cvs；（e）體積能量密度與體積功率密度的Ragone圖；（f）HRGH-0.2-SC的循環穩定性和庫侖效率。

Fig. 4. HRGH-0.2-SCs在高面積質量負荷（mg cm-2）下的電化學性能。（a）Nyquist曲線；（b）CV曲線；（c）電流密度範圍為1至100 mA cm-2的Cas；（d）在含水電解質中，HRGH-0.2-SC的Cas與其他已報導的超級電容器的Cas相比較。

相關研究成果於2018年由清華大學Chun Li和Gaoquan Shi課題組，發表在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）。

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