伊斯兰堡国际伊斯兰大学–便携式能源：用于可穿戴超级电容器的V2O5-pBOA-石墨烯纳米复合材料

新兴的可穿戴电子设备领域推动了对先进储能方案的需求。其中，可穿戴超级电容器因其高稳定性、快速充放电能力和成本效益等固有优势而备受关注。本文揭示了柔性和可穿戴超级电容器的最新进展，重点介绍了新型V₂O₅-pBOA -石墨烯纳米复合材料的卓越性能。通过简单的化学方法合成，使用X-射线衍射，扫描电子显微镜，循环伏安法，恒流充放电和电化学阻抗谱对该材料进行了细致的表征。对制备的可穿戴超级电容器器件的电化学行为进行了研究，揭示了其在双电极系统中具有986 Fg^-1的比电容，以及49 Whkg^-1的能量密度。该纳米复合材料具有良好的循环稳定性，在2000次循环中电容保持率为93.47%。此外，该设备的柔韧性是通过不同角度的弯曲来评估的，即使在90°的角度下，它也能保持91%以上的电容。五氧化二钒(V₂O₅)、聚苯并恶唑苯胺(pBOA)和石墨烯的协同作用促成了纳米复合材料卓越的电化学性能。V₂O₅具有赝电容性能，pBOA和石墨烯具有导电性和机械稳定性。V₂O₅-pBOA -石墨烯纳米复合材料成为可穿戴超级电容器应用的领跑者，有望实现增强可穿戴超级电容器应用的灵活性、效率和实用性。

图1. (a-d) V₂O₅、石墨烯、pBOA和V₂O₅-pBOA-石墨烯的XRD图谱。

图2. (a-d) V₂O₅的SEM、EDS点、EDS和EDX图像， (e-h)石墨烯的SEM、EDS和EDX图像， (i-k) V₂O₅– pBOA的SEM、EDS点、EDS和EDX图像。

图3. (a)pBOA、V₂O₅和V₂O₅– pBOA-石墨烯的CV曲线(b) V₂O₅– pBOA-石墨烯在不同扫描速率下的CV曲线(c) pBOA、V₂O₅和V₂O₅– pBOA-石墨烯的GCD曲线(d) pBOA、V₂O₅和V₂O₅– pBOA-石墨烯的EIS曲线。

图4. (a)制备的可穿戴柔性超级电容器WFS， (b-e)柔性器件工作时不同弯曲度的图像，(f)不同角度下的CV曲线，(g)不同扫描速率下的CV曲线，(h)不同电流密度下的GCD曲线，(i)高达2000次循环的循环稳定性，(j)制备的WFS的EIS光谱，(k)制备的WFS发光的LED。

图5. (a和b)制备的WFS的电容和扩散响应，(c)制备的WFS对扫描速率的电容和扩散贡献。

相关研究成果由伊斯兰堡国际伊斯兰大学物理系柔性电子实验室Muhammad Shahid Khan等人于2024年发表在Electrochimica Acta (https://doi.org/10.1016/j.electacta.2024.144119 )上。原文：Energy on-the-go: V₂O₅-pBOA-Graphene nanocomposite for wearable supercapacitor applications