​河北农业大学Ningzhao Shang和河北大学Yongjun Gao等人—氧化石墨烯基铝复合离子超级电容器

通过KNO₃辅助爆炸并遵循毛细管致密化工艺，开发了一种用于铝复合离子超级电容器（Al-SC）的石墨烯氧化物基碳电极材料，该材料具有大的比表面积和存储正负离子的活性位点。使用由氯化铝和离子液体组成的双盐电解质，在电流密度为0.5 A g^-1和电压为0至3.5 V的情况下，Al SC的电容达到549 F g^-1。表征和对照实验表明，特殊的多孔结构和丰富的含氧基团使Al SC具有233 W h kg^-1的显著高能量密度和17500 W kg^-1超高功率密度。通过非原位表征和理论计算，研究了铝配合离子的电化学存储机理。这种Al-SC为基于铝物种的电化学储能铺平了道路。

图1.（a） GO–P的爆炸，（b）GO–K–P的爆破，（c）XRD图谱，以及（d）GO、GO–P、GO–P–W、GO–K–P和GO–K-P–W的拉曼光谱。

图2:所有样品的XPS（a）测量光谱、（b）C1s光谱和（C）O1s光谱。

图3.（a）GO、（b）GO–P、（c）GO–P-W、（d）GO–K-P和（e）GO–K–P-W的TEM图像。

图4.使用EMIMBF₄作为电解质的可充电超级电容器的电化学性能。（a） 在50 mV s^-1的扫描速率下测试的所有样品的CV曲线，（b）在1 a g^-1的电流密度下测量的所有样本的CCD曲线，（c）在不同扫描速率下的GO–K–P–W的CV曲线和（d）在不同电流密度下测试的GO–K–P–W的CCD曲线。

图5.EMIMBF₄电解质中不同盐（LiCl、KCl、NaCl、ZnCl₂和AlCl₃）的电化学性质。（a） 在50 mV s^-1的EMIMBF₄、LiCl/EMMBF₄、KCl/EMIMBF₄、NaCl/EMMbf₄和ZnCl₂/EMIMBF₄下测试的CV曲线。（b） 在0.5 A g^-1的EMIMBF₄、LiCl/EMMBF₄、KCl/EMIMBF₄、NaCl/EMMbf₄和ZnCl₂/EMIMBF₄下测量的CCD轮廓。（c） 在50 mV s^-1的EMIMBF₄和AlCl₃/EMIMBF₄。（d） 在0.5 A g^-1的EMIMBF₄和AlCl₃/EMIMBF₄。（e） 在2 A g^-1的电流密度下，以纯EMIMBF₄和AlCl₃/EMIMBF₄为电解质进行10000次循环的器件稳定性测试。

图6.（a） EMIMBF₄和AlCl₃/EMIMBF₄电解质的拉曼光谱。（b） 分子动力学模拟第2000步AlCl₃/EMIMBF₄电解质的配置。

图7.不同充放电电压下电极的非原位表征。（a） （c）Al 2p、（d）Cl 2p、、（e）N 1s和（f）F 1s的XRD图谱、（b）拉曼光谱和XPS光谱。

相关研究成果由河北农业大学Ningzhao Shang和河北大学Yongjun Gao等人2023年发表在ACS Applied Energy Materials (链接:https://doi.org/10.1021/acsaem.3c01679)上。

原文：Graphene Oxide-Based Aluminum Complex Ion Supercapacitor