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暨南大學(xué)Zilong Wang聯(lián)合Wenjie Mai課題組--獨(dú)立式聚吡咯/碳納米管復(fù)合電極用于穩(wěn)定的柔性超級電容器

為了滿足人們對柔性能量存儲設(shè)備的日益增長需求，開發(fā)具有商業(yè)級載量的超級電容器活性材料至關(guān)重要。這里，通過簡單的真空過濾和低溫聚合方法制得了高載量和獨(dú)立式CNT@PPy復(fù)合電極（6.07 mg cm-2）。由于CNT纖維框架具有高導(dǎo)電性，這可提供快速的電子傳輸通道。最優(yōu)的CNT@PPy電極表現(xiàn)出較高的面積電容（2.6 F cm-2），顯著增強(qiáng)的機(jī)械性能（抗拉強(qiáng)度為20.7 MPa，是純CNT膜的23倍）。基于最優(yōu)CNT@PPy電極，所構(gòu)建的獨(dú)立式全固態(tài)對稱型超級電容器的在76.7μWh cm-2能量密度下，實(shí)現(xiàn)了0.64 mW cm-2的高功率密度。

Figure 1. （a）獨(dú)立式CNT電極和（b）CNT@PPy復(fù)合材料電極的SEM圖像。（c）CNT和CNT@PPy膜的FT-IR光譜。（d）CNT膜和CNT@ PPy膜的XPS全譜。

Figure 2. 不同電極的（a）在50 mV s-1掃速下的CV曲線和（b）20 mA cm-2時(shí)的GCD曲線。（c）電化學(xué)阻抗譜，頻率范圍為100 kHz至0.01 Hz，插圖顯示了對應(yīng)的等效電路。（d）CNT@PPy-100電極在不同掃描速率下的CV曲線。（e）不同電流密度下的GCD曲線。（f）CNT@ PPy-100的循環(huán)穩(wěn)定性能，插圖顯示了前5個(gè)GCD周期和最后5個(gè)GCD周期。

Figure 3.（a）超聲處理30分鐘前后CNT@PPy-100膜的差異。（b）超聲處理5分鐘前后CNT膜的差異。（c）純CNT和堅(jiān)固的CNT @ PPy-100膜的典型應(yīng)力-應(yīng)變曲線。

Figure 4. 所構(gòu)建器件的（a）CV曲線和（b）GCD曲線。（c）在不同電流密度下的面積電容比較。（d）所構(gòu)建超級電容器與最近報(bào)道的超級電容器的能量密度和功率密度比較。

Figure 5.（a）柔性超級電容器在初始和彎曲狀態(tài)下的CV曲線，（b）兩個(gè)超級電容器串聯(lián)時(shí)并點(diǎn)亮紅色LED的光學(xué)圖像。（c，d，e）柔性超級電容器在0°，90°和180°彎曲狀態(tài)下的光學(xué)圖像。

相關(guān)研究工作由暨南大學(xué)Zilong Wang聯(lián)合Wenjie Mai課題組于2020年發(fā)表在Mater. Chem. Front.期刊上。原文：Freestanding Polypyrrole/Carbon Nanotubes Electrode with High Mass Loading for Robust Flexible Supercapacitors。

轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號：

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