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近日，合肥物質科學研究院固體物理研究所Wang Zhenyang教授領導的研究小組報導了一種製備具有超高儲能密度的高性能超級電容器的新方法。
構建具有超厚和豐富離子傳輸路徑的三維石墨烯框架，對石墨烯超級電容器的實際應用具有重要意義。然而，在較厚的電極中，由於離子向電極材料表面輸送不足，電子傳輸性能較差，整體儲能能力受到限制。
在最新研究中，通過優化聚醯亞胺的熱靈敏度以增加雷射穿透深度，在合成的聚醯亞胺上直接生長出了雷射誘導的超薄三維石墨烯框架，厚度可達320μm。因此，由於雷射輻射過程中氣態產物的快速釋放，促進了離子的快速傳輸，得到了層次化的孔隙。
這種新結構很好地平衡了電極厚度與快速離子傳輸之間的矛盾。進一步將假電容聚吡咯引入石墨烯框架中製備複合電極，在0.5 mA cm-2時，其比電容高達2412.2 mF cm-2。
據此，構建了柔性固態微型超級電容器，在325μW cm-2的功率密度下，具有134.4μWh cm-2的高能量密度。
這些結果表明，這些超薄石墨烯電極在有望實現高能量存儲密度的超級電容器的應用中具有很大的潛力。
論文標題為《Ultra-thick 3D graphene frameworks with hierarchical pores for high-performance flexible micro-supercapacitors》。