成果简介
基于石墨烯纤维的超级电容器（FSCs）是柔性电子产品中最有前途的储能装置之一。然而，通过湿法纺丝制造的传统石墨烯纤维电极的电化学性能仍然受到低比表面积（SSA）、不匹配的孔径分布和相当大的界面电阻的限制。本文，浙江理工大学杜平凡教授团队在《ACS Appl. Energy Mater》期刊发表名为“Ultrafine Carbon-Nanofiber-Reinforced Graphene Fiber Electrodes for Flexible Supercapacitors with High Specific Capacitance and Durable Cycle Stability”的论文，研究开发了一种可扩展的方法，用于生产具有高比电容和持久循环稳定性的柔性超级电容器电极的分层多孔碳纳米纤维/石墨烯混合纤维（CNGFs）。
对于储能应用来说，既需要离子存储空间，又需要快速的电子传输，这可以通过CNGF电极的超高比电容和优异的导电性来实现。因此，CNGF30（碳纳米纤维负载量为30%的混合纤维）的电极在面积比电容（409.1 mF/cm2）和循环稳定性（10 000次循环的97.7%）方面表现出优异的电化学性能。此外，精心设计的CNGF30为组装的FSCs提供了显著的机械灵活性。
图文导读
图1、CNFs的表面形态和结构分析
方案1. (a-d)CNGF样品制备程序的示意图
图2. 纤维的表面形态分析。
图3. 纤维的表征。
图4. GF和CNGF电极的电化学性能
图5. CNGF30电极的电化学性能
图6.（a）基于CNGF30的FSCs的面积Ragone图和（b）与其他作品相比CNGF30电极的面积特定电容（根据提到的参考文献用颜色编码）。(c) 基于CNGF30的FSCs串联在电源LED上的照片。
小结
综上所述，我们提出了一种新的一维材料掺杂方法，通过将CNFs纳入GFs，制造出一维/二维协同增强结构作为FSCs的先进电极材料。结果，获得了具有优良的柔韧性、出色的导电性（308 S/cm）和大比表面积（237.8 m2/g）的CNGF30。对于储能应用，需要大量的离子存储空间和快速的电子传输，这可以通过CNGF电极的超高比表面积和优异的导电性来实现。本研究使人们了解了分层结构的纤维对电化学活性的影响。
文献：https://doi.org/10.1021/acsaem.2c03198
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