湖南大学《IJER》：一步水热法制备石墨烯纤维电极，用于高性能超级电容器

成果简介

随着可穿戴和柔性电子产品的普及，非常需要开发可穿戴电极和储能系统。在此，本文、湖南大学陈旭丽课题组、江苏师范大学刘明凯等研究人员在《Int. J. Energy Res》期刊发表名为“One-step hydrothermal method produced all graphene fiber electrode for high-performance supercapacitor”的论文，研究通过高效的一步水热法合成了高性能还原氧化石墨烯（RGO）纤维电极。

首先，制备具有有序溶致向列液晶结构的氧化石墨烯（GO）分散体，在没有任何支撑表面活性剂或聚合物的帮助下组装纤维。通过多孔结构中的水热反应，将 GO分散到RGO纤维中的成形和还原过程有效地凝聚在一起。所生产的 RGO 纤维电极不含任何额外的活性材料，具有优异的储能性能。比电容在1Ag-1时达到 246.01Fg-1. 此外，储能性能是循环稳定的，在10Ag-1下100 000次循环后电容保持率为 90.80% 。此外，它还具有出色的柔韧性，弯曲10 000次后仍保持 98.94% 的电容。除超级电容器外，所生产的全石墨烯纤维性能优异，可很好地应用于开发各种柔性纤维能源系统和可穿戴电子产品。

图文导读

图1、全石墨烯纤维的制备和结构

图2、(A) 和 (B) RGO 纤维在不同放大倍率下的横向 SEM 图像。(C) 和 (D) 分别为 GO 和 RGO 的 EDS 和拉曼光谱

图3、在三电极系统中测试 RGO 纤维的电化学性能对 GO 分散体浓度的依赖性

图4、RGO纤维在对称超级电容器中的电化学性能。

图5、(A) 超级电容器在不同弯曲状态下的 GCD 曲线，插图为不同弯曲角度的示意图。(B) 超级电容器在不同弯曲角度下的电容保持率。(C) 超级电容器在弯曲角度为 180° 的循环弯曲过程中的性能稳定性。(D) 单个超级电容器和串联或并联的超级电容器的 GCD 曲线。(E) RGO光纤在单个超级电容器和串联或并联超级电容器中的Cs，红色和蓝色直方图上的插图是连接的超级电容器的相应图片。(F) 超级电容器为 LED 供电的图片

小结

总之，开发出一种高效且低成本的合成 RGO纤维的方法，该方法兼具优异的储能性能和出色的柔韧性。可成为未来可穿戴和柔性电子设备供电的有希望的候选者。

文献：https://doi.org/10.1002/er.8127