Grafeenelektroden voor supercondensatoren met betere prestaties

Onlangs rapporteerde een onderzoeksgroep onder leiding van Prof. Wang Zhenyang van het Institute of Solid State Physics van de Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) een nieuwe methode om hoogwaardige supercondensatoren te bereiden met ultrahoge energieopslagdichtheid.

Het construeren van 3D-grafeenraamwerken met ultradikte en rijke ionentransportpaden is van groot belang voor de praktische toepassing van grafeen-supercondensatoren. Bij dikkere elektroden wordt het totale vermogen tot energieopslag echter beperkt door onvoldoende afgifte van ionen aan het oppervlak van het elektrodemateriaal en de slechte elektronentransporteigenschappen.

In dit werk werden laser-geïnduceerde ultradikke 3D-grafeenraamwerken, met een dikte tot 320 μm, direct gegroeid op het gesynthetiseerde polyimide door de thermische gevoeligheid van polyimide te optimaliseren om de laserpenetratiediepte te vergroten. Aldus werden hiërarchische poriën verkregen dankzij de snelle afgifte van gasvormige producten tijdens laserstraling, wat een snel ionentransport mogelijk maakte.

Deze nieuwe structuur bracht de tegenstelling tussen elektrodedikte en snel ionentransport goed in evenwicht. Pseudocapacitieve polypyrrool werd verder geïntroduceerd in de grafeenraamwerken om composietelektroden te maken, die specifieke capaciteiten zo hoog als 2412,2 mF cm vertonen.^-2 bij 0,5 mA cm^-2.

Dienovereenkomstig werden flexibele micro-supercondensatoren in vaste toestand geconstrueerd met een hoge energiedichtheid van 134,4 μWh cm^-2 bij een vermogensdichtheid van 325 μW cm^-2.

Deze resultaten laten zien dat deze ultradikke grafeenelektroden een groot potentieel hebben bij de toepassing van supercondensatoren die een hoge energieopslagdichtheid beloven.