成果简介
具有稳定柔韧性和优异电化学性能的薄膜对于制造便携式和可穿戴超级电容器至关重要。本文，武汉工程大学 季家友教授团队在《Diamond and Related Materials》期刊发表名为“Flexible reduced graphene oxide/polypyrrole films for supercapacitors”的论文，研究通过真空过滤聚吡咯纳米管和氧化石墨烯（GO），然后用 KI 和 HCl 溶液进行还原处理，制备了独立、柔韧的还原氧化石墨烯/聚吡咯纳米管（rGO/PPy）薄膜。所制备的薄膜具有出色的柔韧性，可承受超过 1000 次的 90° 弯曲而不会出现任何裂缝。此外，rGO/PPY 对称超级电容器的面积电容为 631 mF cm-2，体积电容为 117,000 mF cm-3，面积能量密度为 56.1 μWh cm-2。同时，各种弯曲状态下的电化学性能稳定，在 800 次弯曲循环后仍能保持电容（86%）。这些特性对于制造可穿戴设备、便携式电子产品和医疗保健监测应用至关重要。
图文导读
图1.基于rGO/PPy薄膜的超级电容器的制备工艺示意图。
图2.（a）PPy胶片的SEM图像，插图是PPy胶片折叠后的照片。（b） rGO 薄膜、（c） rGP25、（d） rGP50、（e） rGP75 和 （f） rGP100 的横截面 SEM 图像。
图3.弯曲rGO薄膜和rGO/PPy薄膜的时间。
图4：（a）rGO 和 rGO/PPy 薄膜在 50 mV s-1 下的 CV 曲线；（b）rGO 和 rGO/PPy 薄膜在 1 mA cm-2 下的 GCD 曲线。
图5. 基于 rGP75 的对称超级电容器的电化学性能
小结
这项研究强调了基于 rGO/PPy 薄膜制造柔性超级电容器的可行性，这种薄膜具有出色的电容性能和柔韧性。制备的薄膜具有出色的柔韧性、循环稳定性和速率能力，可用作无粘结剂的有效电极材料。薄膜可承受 1000 次以上的 90° 弯曲，且无任何可见裂纹。此外，基于 rGP75 薄膜的对称超级电容器在电流密度为 1 mA cm-2 时显示出 631 mF cm-2 的面积电容和 117,000 mF cm-3 的体积电容，在功率密度为 0.8 mW cm-2 时显示出 56.1 μWh cm-2 的面积能量密度。经过 1000 次循环后，薄膜对称超级电容器的电容保持率达到 93%。它在不同的弯曲状态下均表现出稳定的电化学性能，在 800 次弯曲循环后仍能保持 86% 的原始电容，显示了其出色的电容稳定性和机械柔韧性。上述结果表明，所展示的 rGO/PPy 薄膜有望应用于高性能柔性超级电容器，如智能纺织品、电子皮肤、柔性手机、柔性显示器、智能装饰品和个人健康监测等。
文献：https://doi.org/10.1016/j.diamond.2023.110581
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