中科院金属研究所《Carbon》：批量制备碳化钒/石墨烯电极，用于柔性微型超级电容器

成果简介

微型超级电容器（MSC）具有极高的功率密度和超长的循环寿命，在微型电源领域具有广阔的应用前景。然而，高能量密度柔性MSC的可扩展制造仍然是一个重大挑战。本文，中国科学院金属研究所李峰研究员团队在《Carbon》期刊发表名为“Scalable fabrication of vanadium carbide/graphene electrodes for high-energy and flexible microsupercapacitors”的论文，研究通过高效连续离心浇铸方法制备偏钒酸铵/氧化石墨烯（NH4VO3/GO）薄膜，再通过激光刻划来制备碳化钒/还原氧化石墨烯（V8C7/rGO）MSC。在30分钟内，可在柔性基板上生产20多个MSC，显示出可扩展制造的潜力。

激光诱导的V8C7/rGO显示出高度多孔的微观结构，其中碳化钒纳米颗粒被原位合成并均匀地修饰在石墨烯纳米片上。定义良好的体系结构赋予V8C7/rGO MSC优异的电化学性能。这些设备的面积电容可高达49.5 mF cm−2，比rGO-MSCs高11倍。体积能量密度和功率密度可高达 3.4 mWh cm -3和 401 mW cm -3 ，与商用储能设备和大多数报道的 MSC 相竞争。此外，V8C7/rGO MSC具有良好的灵活性和可集成性，以及较长的循环寿命，具有良好的实际应用前景。

图文导读

图1。(a) V8C7/rGO MSCs的制造过程和 (b) V8C7/rGO形成机制的示意图。

图2。V8C7 /rGO电极的结构表征

图3、V8C7/rGO电极在 390 mW 时的SEM 表征。

图4。V8C7 /rGO 电极在 390 mW 时的TEM表征

图5。V8C7/rGO MSC的电化学表征。

图6、V8C7/rGO MSC在390 mW 时具有出色的灵活性和可集成性

小结

V8C7/rGO MSCs优异的电化学性能使其成为理想的微型电源。本文开发的石墨烯基MSC的制造方法也有望进一步用于其他柔性微器件和微系统的设计、可扩展制造和集成，以实现多样化的应用。

文献：https://doi.org/10.1016/j.carbon.2021.07.066