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最新丨復合氣凝膠在超級電容器中的應用研究

2018-07-13 17:42:31 作者：本網整理來源：材料十分享至：

目前，便攜式和可穿戴式電子設備的快速發展需要輕量化、小型化和高效率的能量存儲單元以及自供電系統。微型超級電容器（MSCs）作為新型的儲能器件具有功率密度高、循環壽命長、充放電速率快、容易集成到微納電子系統中作為電源等優點，成為一種重要的能源存儲裝置。然而，微型超級電容器的基板和電極材料經常受到來自外部的各種機械損傷，限制了器件的可靠性和穩定性。自修復材料在過去的十年里蓬勃發展，其內部或外部損傷可以自行修復。除了具有損傷后恢復結構和機械性能的能力之外，功能恢復也是這些材料的特征。如何將自修復材料結合到器件中賦予微型超級電容器自修復功能，已經成為相關研究領域的熱點。

華中科技大學團隊開發了一種可自修復的MXene-石墨烯復合氣凝膠基3D微型超級電容器。他們制作出一種MXene-rGO復合氣凝膠，這種凝膠具有非常好的機械彈性，有助于提高電極的穩定性。通過將自修復羧基化聚氨酯（PU）外殼進一步包裹在三維結構的MXene-rGO復合氣凝膠電極表面，他們進一步制造出可自修復的三維微型超級電容器。

研究結果表明，MXene-rGO氣凝膠在負載釋放后可以從約70%的壓縮狀態恢復到其原始體積。基于三維MXene-rGO氣凝膠的微型超級電容器在1 mV?s-1的掃描速率下具有34.6 mF?cm-2的面積電容，并且在15000次循環中電容保留率高達91%，具有出色的循環性能。這種三維微型超級電容器同時也表現出優異的自修復能力，在第五次修復后保持81.7%的比電容。這種可自修復的三維微型超級電容器的制備提供了一種設計和制造下一代長壽命多功能電子器件的方法，以進一步滿足可持續發展的要求。論文的第一作者是華中科技大學的博士研究生岳陽。這一成果近期發表在《ACS Nano》上。