西南科大：碳布上的垂直3D金刚石/石墨复合薄膜，用于超级电容器|carbon|电容|电容器|石墨|金刚石

成果简介

基于碳纳米材料的柔性超级电容器（SCs）是可穿戴电子设备中很有前途的储能器件之一。然而，它们的低能量密度和循环稳定性严重限制了进一步的实际应用。预计开发独特的电容器电极将在很大程度上克服这些挑战。本文，西南科技大学Bing Wang、熊鹰教授团队在《Carbon》期刊发表名为“Battery-like flexible supercapacitors from vertical 3D diamond/graphite composite films on carbon cloth”的论文，研究采用微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）技术在碳布（CC）上直接生长垂直3D金刚石/石墨（DG）复合薄膜。以金刚石为核、石墨为壳的薄而直的纳米片相互交织形成3D多孔结构。作为一种不含粘合剂和添加剂的电极材料，DG/CC 电极用于在稀释的H2SO4中构建双电层电容器 (EDLC)使用 Fe(CN)63-/4-氧化还原电解质的溶液和赝电容器 (PC)。

EDLC和PC都表现出较大的比电容和较高的电容保持率。当组装成全固态柔性对称SC时，为EDLC和PC在10mV s-1下分别提供30.4和143.6mF cm -2的高全电池电容。EDLC 和 PC的功率密度分别为 6.3 μW cm -2和 3.0 mW cm -2，其能量密度分别为 3.7 和 86.2 μWh cm -2。作为柔性SCs，EDLCs 的比电容可以完全恢复，即使在U形弯曲状态后，PCs 的比电容也只有大约 6.7%的损失。因此，这种垂直的 3D 多孔DG薄膜有望用于构建用于智能可穿戴能源供应商的高性能电池状SC。

图文导读

图1。(a) DG/CC-800 制备示意图。(b)–(d) FESEM 图像和 (e) 生长的 DG/CC-800 的 HRTEM 显微照片。(f) 原始 CC 基板和 DG/CC-800 的拉曼光谱和 (g) XRD 图谱。

图2。DG/CC-800-O使用三电极系统在1.0MH2SO4溶液和含有0.05M Fe(CN) 6 3-/4-氧化还原电解液的1.0M Na2SO4中的电化学性能。(a, d) 不同扫描速率下的 CV 曲线。(b, e) 不同电流密度下的GCD曲线，和 (c, f) 50,000个GCD 循环期间的稳定性测试。