微型化的電化學(xué)儲(chǔ)能設(shè)備，例如微型超級(jí)電容器（MSCs），具有量身定制的性能，以及輕巧、小型化、靈活性和出色集成度的多樣化外形，對(duì)于將智能電源統(tǒng)一化的電子設(shè)備來(lái)說(shuō)是非常必要的。盡管取得了很大的進(jìn)步，但結(jié)合高集成度和高體積性能的MSCs的制造仍未解決。本文中，我們開(kāi)發(fā)了一種簡(jiǎn)單、快速且可擴(kuò)展的策略，通過(guò)一種有效的新型連續(xù)離心涂覆技術(shù)來(lái)制造基于石墨烯的高度集成的MSCs。值得注意的是，所得的高導(dǎo)電性石墨烯薄膜不僅可以充當(dāng)圖案化的微電極，而且還可以充當(dāng)無(wú)金屬的集電器和互連件，賦予模塊化MSCs高度的完整性、出色的柔韌性、定制的電壓和電容輸出以及出色的性能均勻性。更重要的是，在連續(xù)離心涂覆過(guò)程中產(chǎn)生的強(qiáng)大離心力和剪切力導(dǎo)致石墨烯薄膜具有高取向性、致密性和堆積密度，從而貢獻(xiàn)了約31.8 F cm
-3的優(yōu)異體積電容和約2.8 mWh cm
-3的體積能密度，超過(guò)了大多數(shù)報(bào)告的集成MSCs。因此，我們的工作為集成MSCs的簡(jiǎn)單、可擴(kuò)展的制造鋪平了道路，并為新一代電子設(shè)備提供獨(dú)立微型電源帶來(lái)了廣闊的發(fā)展空間。
Figure 1. （a）通過(guò)MCCC策略制造集成MSCs的示意圖。圖案化的GO-PH1000薄膜（b）和rGO-PH1000薄膜（c）的照片。
Figure 2. GO納米片、GO-PH1000膜和rGO-PH1000膜的表征。（a）GO納米片的TEM圖像。GO納米片的（b）AFM圖像和（c）高度輪廓。rGO-PH1000膜的（d）俯視圖和（e）橫截面SEM圖像。（f）XRD圖案。（g）XPS光譜。
Figure 3. 單個(gè)MCCC-MSC的電化學(xué)性能。（a,b）MCCC-MSCs的CV曲線。（c）MCCC-MSCs的體積電容。（d）GCD曲線。（e）MCCC-MSCs的長(zhǎng)期循環(huán)穩(wěn)定性。插圖：循環(huán)測(cè)試期間的典型GCD曲線。（f）MCCC-MSCs和一些市售儲(chǔ)能設(shè)備的Ragone圖。
Figure 4. MCCC-MSCs的集成和靈活性。（a）串聯(lián)連接條件下，串聯(lián)MCCC-MSCs的電池從1到10的CV曲線。（b）串聯(lián)MCCC-MSCs的輸出電壓和電容與串聯(lián)電池?cái)?shù)量的關(guān)系。（c）串聯(lián)MCCC-MSCs從1到10個(gè)串聯(lián)連接的電池的GCD圖。（d）在不同的彎曲狀態(tài)下，串聯(lián)連接10個(gè)串聯(lián)MCCC-MSCs電池的照片。（e）在不同彎曲狀態(tài)下，串聯(lián)連接10個(gè)串聯(lián)MCCC-MSCs電池的電容保持率。插圖：CV曲線。（f）處于彎曲狀態(tài)的串聯(lián)MCCC-MSCs為L(zhǎng)CD供電的照片。（g）在疊置的彎曲和扭曲狀態(tài)下，串聯(lián)MCCC-MSCs的照片，以及（h）相應(yīng)CV曲線。
相關(guān)研究成果于2021年由中國(guó)科學(xué)院Zhong-Shuai Wu課題組，發(fā)表在Journal of Energy Chemistry（https://doi.org/10.1016/j.jechem.2020.04.064）上。原文：Scalable and fast fabrication of graphene integrated microsupercapacitors with remarkable volumetric capacitance and flexibility through continuous centrifugal coating。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號(hào)
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