成果简介
柔性超级电容器（FSC）因其快速充电/放电能力和高安全性而被认为是便携式电子产品的有前途的储能器件。然而，使用具有成本效益的材料和可行的制造技术开发高能量密度FSC器件仍然是一个挑战。本文，鲁东大学Huawei Yang、陈厚教授等研究人员在《ACS Appl. Energy Mater.》期刊发表名为“Lightweight Flexible Solid-State Supercapacitor Based On Metal–Graphene-Textile Composite Electrodes”的论文，研究提出了一种分层金属 – 石墨烯 – 纺织集流体来解决这个问题。复合集热器由金属Ni电沉积在石墨烯涂层无纺布表面，通过电沉积 Co(OH)2 和 FeOOH 阵列分别将其制成柔性阳极和阴极。
然后，利用以碱性氢氧化钾/聚乙烯醇（KOH/PVA）水凝胶为凝胶电解质的柔性电极，开发出一种自立式全固态不对称柔性超级电容器（FSC）。值得注意的是，该 FSC 器件在 1.3 V 的工作电压窗口内显示出 205.2 mF cm-2 的惊人电容值，能量密度达到 48.2 μWh cm-2。此外，这种 FSC 还具有出色的循环稳定性和机械稳定性，在各种弯曲状态下都能很好地保持其初始电容。我们的工作为轻松合理地构建轻质、高柔性和高成本效益的超级电容器提供了一种前景广阔的设计方法。
图文导读
方案 1. (a) 金属石墨烯-纺织品复合集流体和 (b) 柔性电极的制作流程图；(c) 结构图
图1. (a) NWF、(b) NWFG 和 (c) NWFGN 的扫描电子显微镜（SEM）图像。(d) NWF、NWFG 和 NWFGN 的照片。(e) NWFGN/Co(OH)2 和 (f) NWFGN/FeOOH 的扫描电镜图像。
图2. NWFGN/Co(OH)2 在 (a) Co 2p 和 (b) O1s 区域的 XPS 表征。NWFGN/FeOOH 在 (c) Fe 2p 和 (d) O1s 区域的 XPS 表征。
图3. NWFGN/Co(OH)2 的电化学行为
图4. NWFGN/FeOOH 的电化学行为。
图5. FSC 器件的电化学性能
图6. (a) NWFGN/Co(OH)2//NWFGN/FeOOH 和文献中报道的其他器件的 Ragone 图。(b) CV 曲线（100 mV s-1）；(c) GCD 曲线（5 mA cm-2）；(d) 弯曲角度为 0 至 150° 的奈奎斯特图。图 7b 插页：弯曲条件下的 FSC 照片。
小结
本文制作了一种用于柔性超级电容器的新型金属-石墨烯-织物复合集流器。该复合集电体是由电沉积在石墨烯涂层织物表面的金属镍组成，然后通过电沉积Co（OH）2和FeOOH阵列分别将其制成柔性阳极和阴极。组装后的 FSC 器件实现了出色的等面积电容和能量密度。集流器表面坚固而柔韧的导电层有助于提高电极的电化学可靠性，使其能够在重复操作和任意弯曲时保持高电容。鉴于商用碳布具有更好的电荷传输特性、极佳的柔韧性和低成本的集电体，我们认为这项工作为设计高性能电极提供了一种通用而简便的方法。
文献：https://doi.org/10.1021/acsaem.3c01157
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