成果简介
本文，台北科技大学Shih-Feng Tseng等研究人员在《Energy》期刊发表名为“High-performance flexible asymmetric supercapacitors based on Hy-NiCoS/CNTs composites on porous graphene films”的论文，研究重点是利用硫脲通过水热法合成 NiCoS/CNT 复合材料，然后滴铸在具有多孔结构的激光诱导石墨烯（LIG）上，用于柔性不对称超级电容器的活性电极。测量和分析了 LIG、NiCoS 和 Hy-NiCoS 材料的表面形貌、横截面轮廓、化学结构和性质以及电性能。
在双电极装置中，Hy-NiCoS电极在0.5 mA/cm2电流密度下具有817 mF/cm2 的高面积电容和5.19Ω的低内阻。此外，制备的柔性非对称超级电容器（Hy-NiCoS/AC）在0.5mA/cm2 电流密度下的能量密度为0.017 mWh/cm2，功率密度为3.2mW/cm2，等面积电容为85mF/cm2，表现出色。当弯曲角度为 0°、45° 和 90°时，制备的柔性不对称超级电容器的等面积电容分别为 77.7、75.0和70.8mF/cm2。即使在90° 的大弯曲角度下也没有明显的电容衰减，这说明非对称超级电容器具有良好的柔韧性和稳定性。基于柔性非对称超级电容器优异的电化学性能，所提出的超级电容器可广泛应用于可穿戴电子设备和医疗保健产品。
图文导读
图1.（a） NiCoS 和 Hy-NiCoS 合成过程和 （b） NiCoS 和 Hy-NiCoS 电极的制备过程示意图。
图2.NiCoS-1 和 Hy-NiCoS 粉末的 （a，b） 表面形貌和 （c，d） EDS 分析的典型 SEM 照片。
图3.（a） XPS测量光谱，（b）拉曼光谱，以及LIG的（c）表面形貌和（d）倾斜横截面轮廓的典型SEM照
图4.（a） 10 mV/s扫描速率下的CV曲线，（b） 0.5 mA/cm2下的GCD曲线双电极系统中基于 NC 的电极的电流密度、（c） 面电容和 （d） 奈奎斯特图。
图5.（a） SC 1–10非对称超级电容器在不同扫描速率下的CV曲线。（b） SC 1–10非对称超级电容器在不同电流密度下的GCD曲线。（c） SC 1–10非对称超级电容器在不同电流密度下的面电容。（d） SC 1–10非对称超级电容器的奈奎斯特图。（e） SC 1–10非对称超级电容器在不同弯曲角度下的GCD曲线。（f） SC 1–10非对称超级电容器的Ragone图。
图6.LED 灯测试的照片使用了两个 SC 1-10 非对称超级电容器
小结
本研究提出使用激光加工系统，以简单快速的工艺在 PI 薄膜上成功诱导出多孔石墨烯。此外，利用硫脲通过水热法制备了 NiCoS/CNT 复合材料，然后滴铸在 LIG 薄膜上，获得了高性能的电化学性能。在双电极系统中，Hy-NiCoS 电极具有 817 mF/cm2 的高等效电容和 5.19 Ω 的低内阻。此外，制备的 SC 1-10 柔性非对称超级电容器（Hy-NiCoS/AC）在 0.5 mA/cm2 的电流密度下表现出 0.017 mWh/cm2 的出色能量密度、3.2 mW/cm2 的功率密度和 85 mF/cm2 的等面积电容。所制备的 SC 1-10 柔性非对称超级电容器的出色电容性能主要归功于两个因素：(1）LIG 的致密多孔结构可以缩短离子和电荷的快速传输路径；（2）直径约 500 nm 的纳米球形结构可以很容易地与柔性多孔 LIG 结构相结合，使电解液易于渗透并均匀地分散在电极表面，从而促进电荷转移，提高电容。未来，所制备的超级电容器在可穿戴电子设备和医疗保健产品中具有巨大的应用潜力。此外，Hy-NiCoS 的水热工艺有望获得不同硫化温度和硫脲比例的更小的纳米晶体结构，从而提高超级电容器的性能。
文献：https://doi.org/10.1016/j.energy.2024.130365
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