在過去的幾年里，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為一個重要的技術(shù)、社會和經(jīng)濟話題。其中一個主要影響是小型儲能設(shè)備對能量和功率密度的高需求。在該領(lǐng)域，激光誘導石墨烯(LIG)已成為制造柔性微型超級電容器的一種很有發(fā)展前景的材料。這種材料的性能局限性在于其有限的表面積和相對較低的導電性。在這項工作中，我們通過電泳修飾其表面來提高LIG超級電容器的性能:一個電極將用金屬氮化物和金屬碳化物(MXenes)修飾，另一個電極用氧化錳修飾。這兩種材料具有可觀的電導率和贗電容。在兩個電極上分別進行了電化學測量。充電平衡后，將設(shè)備密封在袋中進行測試。
圖1. (a) Ti
3AIC
2 MAX相前驅(qū)體(黑色曲線)和Ti
3C
2T
x, MXenes(紅色曲線)的XRD譜圖;(b) Ti
3C
2T
x的TEM顯微照片，薄片具有相應(yīng)的SAED圖案(插圖)。
圖2. FESEM上不同倍率的顯微圖。LIG圖像在左列。中間一列為MnO
2修飾的LIG，最后一列為MXene修飾的LIG。在100微米尺度(a、b、c)、5微米尺度(d、e、f)和1微米尺度(g-i)下進行比較。
圖3. (a) Mn2p的XPS HR光譜和(b) Mn3s雙峰的XPS HR光譜。(c)沉積在LIG載體上的氧化錳的拉曼光譜(和相對擬合)。(d)錳電沉積修飾LIG的XRD圖譜(及相對擬合)。
圖4. 兩個電極的電化學測量。(a) EIS介乎10 MHz至1 MHz。(b) 5 mV s
-1下的循環(huán)伏安法。
圖5. 裝置的電化學測量。(a) OCV-340 mV，頻率[10 m;1M]Hz的EIS;(b) 5 mV s
-1電壓窗(1.6 V)下的循環(huán)伏安法 (c)不同循環(huán)充放電計算的庫侖效率和電容保持率。(d)不同電流密度下的充放電庫侖效率。(e) CCCD期間的電壓分布為0.5 mA/cm
2、1 mA/cm
2、2 mA/cm
2、5 mA/cm
2、10 mA/cm
2。(f)CCCD期間的電容計算。
圖6. 將該裝置的Ragone圖與當前技術(shù)水平進行比較。
相關(guān)研究成果由都靈理工大學科學應(yīng)用與技術(shù)學院Marco Reina等人于2023年發(fā)表在Electrochimica Acta (https://doi.org/10.1016/j.electacta.2023.143163 )上。原文：Decoration of laser induced graphene with MXene and manganese oxide for fabrication of a hybrid supercapacitor
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號
