具有高面能量密度的柔性超级电容器是一种有前景的能量存储设备，可以满足对可穿戴和便携式电子产品日益增长的需求。这里通过调整石墨烯片的空间分布，并且它与碳布上的聚苯胺纳米纤维阵列复合，电化学制备了三种柔性电极，其中石墨烯片可作为有效的生长基底或阵列的保护层，直接插入到阵列中。研究发现，所有聚苯胺阵列的电荷存储能力都显著提高，这在很大程度上取决于与阵列复合的石墨烯片的空间分布。所制备的复合电极具有最高的面能量密度。值得注意的是，相应的全固态超级电容器器件在含Fe3+的电解液中，实现了最高的能量密度可达313 μWh cm-2，并且循环5000次后，电容保持率可达92.7%。这一工作为制造具有超高面能量密度、优异的柔性和循环稳定性的高性价比柔性电极提供了新的思路。
 

Figure 1. 具有不同石墨烯片空间分布的三种PANi/石墨烯/CC的SEM图像、示意图和拉曼光谱。
 
 
Figure 2. (a) 所有三个复合电极在 1 M H2SO4 电解质中的 CV 曲线，扫描速率为 5 mV s-1； (b) PANi-G-GCC 在不同扫描速率下的 CV 曲线。 (c) 面积电容作为扫描速率的函数。(d) 三个复合电极在5 mA cm-2电流密度下的 GCD 曲线。 (e) PANi-G-GCC 在不同电流密度下 的GCD 曲线。(f)面积电容作为电流密度的函数。（g）电化学阻抗谱和（h）波德图以及（i）循环稳定性曲线。
 
 
Figure 3．三种复合电极组装的超级电容器的(a, c) 电化学阻抗谱和 (b, d) 循环稳定性。
 
 
Figure 4．(a) 组装的PANi-G-GCC电容器在不同弯曲角度下，电流密度为8mA·cm-2时的GCD曲线。（b）超级电容器的弯曲循环稳定性，插图是组装好的轻质装置放在花瓣上面。(c)能量密度与功率密度曲线，插图显示了三个串联的超级电容器点亮LED灯的照片。
  
       该研究工作由东华大学Zongyi Qin和Na Liu课题组于2021年发表在Carbon期刊上。原文：Tuning spatial distribution of graphene sheets composited with polyaniline nanofiber array on carbon cloth towards ultrahigh areal energy density flexible supercapacitors。

转自《石墨烯研究》公众号