實(shí)現(xiàn)可模制的能量存儲(chǔ)設(shè)備將使通過(guò)適應(yīng)身體輪廓為穿戴舒適性提供動(dòng)力為可穿戴電子設(shè)備供電。在這里，我們提出了一種新的方法來(lái)創(chuàng)建分層結(jié)構(gòu)的電極，使超級(jí)電容器能夠在機(jī)械變形下保持其容量。通過(guò)首先生長(zhǎng)垂直石墨烯納米片（VGNs），然后在易延展的鎳絲上沉積氧化錳（MnO
2）制成電極。使用包含羧甲基纖維素和硫酸鈉的固態(tài)電解質(zhì)將兩個(gè)這樣的電極制成可模塑的超級(jí)電容器。這種可折疊的超級(jí)電容器可實(shí)現(xiàn)高達(dá)56 mF cm
-2的高面電容，面能量密度為7.7 mWh cm
-2，面功率密度為5 mWh cm
-2。這些出色的性能源于VGNs和MnO
2之間的協(xié)同作用，其中高度多孔VGNs具有兩個(gè)關(guān)鍵功能：大表面積的機(jī)械堅(jiān)固平臺(tái)，可大量負(fù)載贗電容性的MnO
2沉積，以及互連的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)有效的電子/離子傳輸。由這些電極制成的纖維狀超級(jí)電容器可以通過(guò)彎曲和扭曲模制成不同的形狀，而性能損失很小。這項(xiàng)研究中提出的有希望的結(jié)果為制造可穿戴電子產(chǎn)品和無(wú)線電子皮膚的高性能可成型儲(chǔ)能設(shè)備提供了一條新途徑。
Figure 1. 折疊式線形超級(jí)電容器的制造過(guò)程示意圖。
Figure 2. 鎳線上的MnO
2/VGNs納米復(fù)合材料的SEM圖像：（a）原始VGNs；VGN上MnO
2沉積時(shí)間為（b）2400 s，（c）3600 s和（d）7200 s; （e）MnO
2/VGNs的橫截面形態(tài)；（f）MnO
2/VGNs/Ni，MnO
2/Ni和VGNs/Ni電極的拉曼光譜。
Figure 3. MnO
2/VGNs/Ni，VGNs/Ni和MnO
2/Ni電極的性能比較。
Figure 4. 線狀超級(jí)電容器的電化學(xué)性能
Figure 5. 線形超級(jí)電容器的性能：（a）成型為不同的形狀；（b）彎曲成一定角度范圍；（c）通過(guò)繞小圓柱芯纏繞進(jìn)行的應(yīng)變測(cè)試示意圖；（d）通過(guò)CV測(cè)試的循環(huán)壽命；串聯(lián)連接的多個(gè)線形超級(jí)電容器用于為L(zhǎng)ED供電的（e）充電和（f）放電狀態(tài)的數(shù)碼照片。
相關(guān)研究成果于2021年由新南威爾士大學(xué)Chun H. Wang課題組，發(fā)表在Carbon（https://doi.org/10.1016/j.carbon.2020.10.025）上。原文：Hierarchically structured electrodes for moldable supercapacitors by synergistically hybridizing vertical graphene nanosheets and MnO
2。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號(hào)
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