基于多价离子存储原理的锌离子混合超级电容器(ZHCs),，被认为是大规模储能装置的一种有前景的候选材料。然而，随着对便携式和小型化能量存储装置需求的增长，如何在有限的体积内获得足够的能量输出尤为关键，因此需要实现高体积能量密度而不牺牲功率密度。在此，设计了一种致密的三维多孔石墨烯阴极（3D-PG-1），通过短时间的毛细蒸发干燥了石墨烯水凝胶，既获得了多孔结构又保障了高密度的特性。3D-PG-1的孔径范围为0.6-10 nm，其中微孔提供了高容量特性，而中孔有助于Zn2+的快速传输，结合1.38 g·cm-3的高密度，协同实现了高的体积电容量。因此，基于3D-PG-1阴极的ZHC在0.1 A g-1电流密度时，实现了299 F cm-3的高容量，还显示出优异的长时间循环稳定性（30000次循环后，有85%的电容保留率)。功率密度为116 W L-1时，体积能量密度高达118 Wh·L-1。
 
 
Figure 1. 3D-PG-1阴极和锌阳极组装的ZHC工作机制示意图。
 
  
Figure 2. (a，b)3D-PG-1和3D-PG-2的光学照片(不同干燥方法前后的照片)；(c，d)3D-PG-1和3D-PG-2的SEM图像；(e)和(f)3D-PG-1和3D-PG-2的放大SEM图像；(g)N2吸附-解吸等温线；(h)3D-PG-1和3D-PG-2的孔径分布(蓝色区域为微孔，绿色为中孔，黄色为大孔)。
 
 
Figure 3．(a) 3D-PG-1和(b) 3D-PG-2的HRTEM图像和相应的EDS元素分布；（c）XRD图谱；（d）拉曼光谱；XPS光谱包括3D-PG-1和3D-PG-2的(e)C 1s和(f)O 1s；和(g)3D-PG-1和3D-PG-2中不同含氧官能团的百分比例。
 
 
Figure 4．不同样品的电化学性能:(a，b)不同电流密度下的倍率性能；(c，d)GCD曲线；(e)3D-PG-1和3D-PG-2阴极的电化学阻抗谱；（f，g）不同电流密度下的短期以及长期的循环稳定性。
  
        该研究工作由广东工业大学Cheng Zheng课题组于2021年发表在Carbon期刊上。原文：High-density three-dimensional graphene cathode with a tailored pore structure for high volumetric capacity zinc-ion storage。

转自《石墨烯研究》公众号