平面微型超级电容器 (MSCs) 是微电子学的关键微电源之一。然而，使双电层MSCs的电容和能量密度异常倍增的赝电容调节策略尚不成熟。本文，中科院大连物化所吴忠帅研究员团队与傅强研究员团队合作在《ACS Energy Letters》期刊发表名为“Water-in-Salt Ambipolar Redox Electrolyte Extraordinarily Boosting High Pseudocapacitive Performance of Micro-supercapacitors”的论文，研究在高浓度ZnCl2电解液中加入具有双极性氧化还原电对的ZnI2电解质，实现在石墨烯正负极同时引入赝电容，构筑出高容量、长循环水系石墨烯基微型超级电容器。
通过在15mol/Kg的ZnCl2水系电解液中加入1mol/Kg的ZnI2添加剂，开发出一种具有双极性氧化还原电对（I-/I2和Zn/Zn2+）的高浓盐水系电解液。研究发现，具有匹配电荷的I-和Zn2+可以分别在正负极发生氧化还原反应，引入赝电容从而提高电极容量；以电化学剥离的石墨烯为电极，构筑出石墨烯基微型超级电容器，体积比容量可达106mAh/cm3，能量密度可达111mWh/cm3，并在循环5300圈以后具有92%的容量保持率，性能优于已报道的石墨烯基微型超级电容器。
基于原位显微成像和在线电化学拉曼光谱表征，团队发现高浓度电解液中Zn2+与水分子之间相互作用增强，抑制了析氢反应和副反应的发生，因此拓宽了水系电解液的电压窗口、降低了电解液的冰点，使得器件在-20℃仍表现出优异的电化学性能；同时，电解液中的I-离子可与Zn2+配位形成[ZnIx(OH2)4-x]2-x，减少了充放电过程中多碘离子（I3-和I5-）的形成和扩散，有效抑制了自放电的发生，提高了库伦效率和循环稳定性。该工作为新型水系电解液的设计，以及提高微型超级电容器性能的策略提供了研究思路。
文献：https://doi.org/10.1021/acsenergylett.2c00329
本文来自材料分析与应用，本文观点不代表石墨烯网立场，转载请联系原作者。
