成果简介
灵活、可穿戴的电荷存储设备是现代科技的迫切需要。本文，伊斯兰大学Ahmed Shuja、Muhammad Ali等研究人员在《Journal of Materials Science: Materials in Electronics》期刊发表名为“Development and performance evaluation of reduced graphene oxide based all-flexible supercapacitors with open and short circuit tests”的论文，研究的重点是在电解质选择和电极制造方面采用全柔性策略，以开发超级电容器。在电极制造方面，硅酸钠被用作柔性粘合剂，在不影响导电性的情况下为电极材料提供柔性。化学粘合剂具有电极柔性和材料电容性的多重优势。因此，粘合剂起到了动态变体的作用，将收集到的电荷载流子吸引到自身，而不是在分离层重新结合，从而提高了超级电容器的自放电能力。
为了传输离子，选择聚乙烯醇作为分离剂，而 KOH和H3PO4则被选为电解质。为了提高电极的灵活性，在硅酸钠溶液中混合了四种不同的电极材料，包括单质和双质活性炭以及还原氧化石墨烯（rGO）。在预制造阶段，电极、电解质和粘合剂等整体组件通过多种评估技术分别进行了表征。此外，还详细研究了 rGO 对超级电容器性能的影响。为了在超级电容器中更好地收集电荷和防止电荷重组，对新一代 Randless模型进行了评估。在这里，对制造的超级电容器的开路和短路状态进行了评估，所有超级电容器均在充电约 3 分钟后完全放电，放电时间超过30分钟。研究还发现，在双质活性炭中添加 rGO 会降低整体电荷收集量。
图文导读
图1、凝胶电解质和电极的制备（a）、PVA-KOH（b）、PVA-H3PO4（c）
图2、所有柔性超级电容器的示意图，每个整体部分
图3、超级电容器整体部分的电流-电压特性
图4、不同超级电容器整体截面的电阻
图5、超级电容器的阻抗和相位Bode图
小结
利用柔性活性材料、电解质和电极成功制造了全柔性超级电容器。聚乙烯醇材料因其独特的柔韧性被用作隔膜材料，两种不同的电解质 KOH 和 H3PO4 被用于离子传输。在硅酸钠溶液中混合了四种不同的电极材料，包括单质和双质活性炭以及还原氧化石墨烯，以提高整个电极系统的灵活性。在制造完整的独立超级电容器之前，通过多种评估技术对整体设备组件进行了单独表征。此外，还详细研究了 rGO 对所有超级电容器性能的前后影响。化学粘合剂的存在提供了电极的灵活性，并产生了电容性。这使得上述粘合剂成为一种动态变体，通过将收集到的电荷载流子吸引到自己的极板上而不是在 PVA 层上重组，直接改善了自放电。在短路测试条件下，含有低质量活性炭和 rGO 的 KOH 基电解液可提供30分钟以上的放电时间。然而，在基于 H3PO4 的超级电容器中，在低质量活性炭中添加 rGO 可能会降低额定电流幅值下的备用时间。这项研究的结果和分析可能会对设备工程师产生影响。
文献：https://doi.org/10.1007/s10854-023-11479-3
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