与传统二维石墨烯相比，石墨烯气凝胶具有较高的比表面积和良好的机械稳定性，具有更好的研究价值和广阔的应用前景。然而，石墨烯气凝胶的电子传递能力有限，表面极性较弱，导致其电化学性能较差。该问题可以通过制备石墨烯气凝胶基复合材料(GACs)来解决。本文简要介绍了GACs的结构优化及其在电池和超级电容器中的应用。石墨烯气凝胶独特的三维多孔结构为非金属/金属原子、非金属化合物、金属化合物和双金属化合物提供了许多加载位点。通过优化结构，包括孔结构、相结构、晶格结构和微观结构，提高了GACs的吸附能力、氧化还原能力和电导率。锂离子电池、钠离子电池、锂-S电池、液流电池和超级电容器的性能也得到了提高。GACs的结构通过前驱体加工技术和干燥技术实现。总结了各种加工方法，供研究者参考。此外，本文还重点介绍了GACs的研究现状，提出了存在的问题和未来的研究方向。
图1. (a) 2008年至2022年GACs发展情况;(b) GACs的研究分布情况和(c) GACs在每个领域在不同阶段的出版物。
图2. 研究GACs的思维导图。
图3. (a) Gr/CNT气凝胶、(b) C -HPMC /rGO-x、(c) GO-COS和(d) C-AL/CNF-5多孔结构的制备过程。
图4. (a)聚烯丙胺盐酸盐、(b. e) 氨溶液、(c)氨气和(d)壳聚糖氨衍生的氮掺杂石墨烯气凝胶制备工艺。
图5. (a)冷冻干燥方法、(b)真空干燥方法和(c)超临界二氧化碳干燥方法示意图。
图6.锂离子电池中LFP@GA和LFP/GA的(a1, b1)理论模型，(a2, b2)倍率性能和(a3, b3)循环稳定性 。
相关研究成果由陕西科技大学材料科学与工程学院、陕西省无机材料绿色制备与功能化重点实验室Liyun Cao等人于2023年发表在Chemical Engineering Journal (https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.140094)上。原文：Structure optimization of graphene aerogel-based composites and applications in batteries and supercapacitors。
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