基于二維電極材料的充電機充電超級電容器
2017-8-29 9:47:54??????點擊：
充電機充電超級電容器是一種新式儲能器材，因可添補電池功率密度與電容器能量密度的缺乏而受到科技工作者的喜愛。制備高性能的充電機充電超級電容器以調(diào)控其能量密度和功率密度，關(guān)鍵技能在于電極資料的組成、高性能活性電極制備和高牢靠性充電機充電超級電容器的封裝等。在電極資料方面，以石墨烯為代表的二維資料因其大比表面積、杰出的機械性能等特征而被使用在充電機充電超級電容器中，獲得了重大進展；關(guān)于活性電極制備，可經(jīng)過靜電噴涂、印刷、激光等工業(yè)老練的規(guī)模化工藝拼裝高性能電極薄膜和三維微觀體；關(guān)于充電機充電超級電容器的封裝，選用電鍍、刻蝕、印刷、激光、熱壓等老練工藝可大大提升器材的牢靠性。根據(jù)上述評論，本陳述別離針對石墨烯、石墨烯/多價態(tài)氧化錳和二硒化鉬三種活性電極資料，結(jié)合牢靠的工業(yè)化技能，制備了柔性薄膜充電機充電超級電容器、可裁剪和貼片充電機充電超級電容器、高功率密度充電機充電超級電容器。如下進行具體討論。
柔性薄膜充電機充電超級電容器因具有可彎曲、折疊、異型等特性在未來可穿戴電子設(shè)備中有較大的使用空間，相關(guān)于傳統(tǒng)的商用刺進式或貼片（超級）電容器，可大大使用設(shè)備中的有限空間。因為薄膜充電機充電超級電容器的封裝體積較小，可表現(xiàn)出較高的體積能量密度。經(jīng)過激光加工氧化石墨烯薄膜構(gòu)筑平面叉指微型充電機充電超級電容器，在掃速為1V/s時，其體積能量密度別離為商用貼片充電機充電超級電容器和傳統(tǒng)鋁電解電容的3.75和8785倍。該器材能夠經(jīng)過老練的印刷、熱壓等工藝封裝，體現(xiàn)出超薄（18微米）、柔性和高體積能量密度（LiCl-PVA膠體電解質(zhì)中為0.98mWh/cm3，離子液體電解液中為5.7mWh/cm3）等特征。該器材能夠集成在電子體系中，體現(xiàn)在未來可穿戴電子設(shè)備中的使用遠景。
關(guān)于充電機充電超級電容器而言，器材的容量和循環(huán)性能是重要目標。經(jīng)過規(guī)模化辦法制備一種石墨烯/多價態(tài)氧化錳(rGO/MnOx)復(fù)合資料，作為充電機充電超級電容器的正極資料，有望大幅進步其電化學(xué)性能。首要，經(jīng)過GO模板誘導(dǎo)片狀δ-MnO2成長，繼而經(jīng)過水合肼一步復(fù)原GO并調(diào)控MnO2的價態(tài)，獲得rGO/MnOx復(fù)合資料。該復(fù)合資料在大載量下仍然具有優(yōu)異的電化學(xué)性能，2mg/cm2的載量下比容量達202F/g，19mg/cm2的載量時其面電容可達2.5F/cm2，同時體現(xiàn)出超長的壽數(shù)（115000圈，容量保有率106%）。將其作為正極資料與活性炭負極、離子液體電解液拼裝，獲得的三明治充電機充電超級電容器最大能量密度達47.9Wh/kg，功率密度可達20.8kW/kg，在80000次循環(huán)后容量仍有96%的保有率。最終，使用大規(guī)模加工工藝技能（電鍍、刻蝕、印刷、熱壓等）開發(fā)新式結(jié)構(gòu)器材加工，制備了可裁剪和貼片兩種充電機充電超級電容器，未來有望使用在微型和可穿戴電子設(shè)備中。
經(jīng)過激光誘導(dǎo)MoSe2由2H相轉(zhuǎn)換為1T相，結(jié)合靜電噴涂工藝拼裝高質(zhì)量二維資料電極。別離以0.5M硫酸鈉溶液、離子液體為電解液，封裝三明治結(jié)構(gòu)充電機充電超級電容器（水系器材和離子液體器材）。兩種器材均顯現(xiàn)出超高的倍率特性、循環(huán)性能（10V/s掃速下1000000圈容量保有率，水系器材87.9%，離子液體器材121.4%）。此外，器材的功率密度最高可達2113W/cm3，比傳統(tǒng)的充電機充電超級電容器和鋁電解電容高一個數(shù)量級以上，且具有極短的馳豫時刻（0.032毫秒），顯現(xiàn)在高頻電子器材中使用的遠景。經(jīng)過對器材循環(huán)后的電極資料樣品進行剖析，發(fā)現(xiàn)資料的相變、Se原子缺失等是形成器材容量衰減的重要原因。該高功率密度、高頻充電機充電超級電容器有望在直流濾波中獲得使用。
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