成果简介
本文，天津大学赵乃勤教授团队在《Small》期刊发表名为“Compacted N-Doped 3D Bicontinuous Nanoporous Graphene/Carbon Nanotubes@Ni-Doped MnO2 Electrode for Ultrahigh Volumetric Performance All-Solid-State Supercapacitors at Wide Temperature Range”的论文，研究提出制备了高质量的致密N掺杂3D多孔石墨烯/碳纳米管（N-3DG/CNTs）杂化薄膜，并将其用作生长Ni掺杂MnO 2（Ni-MnO 2）的基底。集成互连的架构赋予了 N-3DG/CNTs@Ni-MnO 2复合电极的高导电性和快速的离子/电子传输路径。
随后，基于压实的N-3DG/CNTs@Ni-MnO2制造了2.4V固态超级电容器正极，基于包括电极、固态电解质和包装膜在内的整个装置，其具有 78.88 mWh cm -3的超高体积能量密度，高达 10 000 次循环的出色循环稳定性，以及从 – 20 至 70 °C。这项工作展示了一种柔性固态超级电容器的设计，该电容器具有出色的体积性能，能够在极端条件下工作。
图文导读
图1、N-3DG/CNTs@Ni-MnO 2复合薄膜的合成示意图。
图2、a,b) N-3DG 薄膜在不同放大倍率下的 SEM 图像。c) N-3DG 和 N-3DG@CNTs 的拉曼光谱。d) N-3DG/CNTs 薄膜的低倍 SEM 图像。e) 在 N-3DG 上生长的 CNT 的高倍放大图像。f) N-3DG 和 N-CNTs 之间界面的 HRTEM 图像。
图3、a) N-3DG/CNTs@NiMnO2-4h 电极在不同扫描速率下的代表性CV曲线。b) 3DG/CNTs@NiMnO2-xh电极在10mV s –1 扫描速率下不同反应时间的CV曲线。c) N-3DG/CNTs@NiMnO2-xh 电极的面积和体积电容与扫描速率的关系。d) N-3DG/CNTs@NiMnO2- xh电极的奈奎斯特图（频率：0.01Hz至100 kHz）。e) N-3DG/CNTs@NiMnO2-4h电极压实前后的体积电容比较。f) N-3DG/CNTs@NiMnO 2的体积电容和工作电压比较-4 h 电极与其他作品。
图4、a) 准备好的 SSC 的照片。b) SSCs 在不同扫描速率下的 CV 曲线。c) 不同面电流密度下的恒电流充电/放电曲线。d) 面积和体积电容作为电流密度的函数。e）不同弯曲角度下SSC的CV曲线。f) SSC 的长期充放电循环性能。插图显示了由一个 SSC 供电的红色 LED。g）SSC的体积能量和功率密度与先前报道的作品的比较。h) 制备的 SSC 在 -20 到 70 °C 的温度范围和 30 mV s –1的扫描速率下的 CV 曲线。i）SSC在-20、0、50和70°C温度下的长期充电/放电循环性能。
小结
综上所述，制备了一种具有互连结构的独立式高质量 N-3DG/CNTs 杂化薄膜。这项工作提供了一种有效的策略来获得在宽温度范围内具有高体积性能的 SSC。
文献：https://doi.org/10.1002/smll.202203166
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