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燃烧法还原氧化石墨烯的制备及超级电容器性能研究

2021-12-02向顺艳郭苗胡慧田慧杨改杨少林

安徽化工 2021年6期

向顺艳,郭苗,胡慧,田慧,杨改,杨少林

(北方民族大学材料科学与工程学院,宁夏银川750021)

超级电容器具有充放电速度快、循环寿命长、功率及能量密度高及电荷传播的动态性强,且其安全性高、成本低和充放电周期较长等优点[1],相较于其他的储能设备占据明显的优势。

根据具体的储能机理,超级电容器一般分为两类:一类叫做双电层电容器(EDLCs),它在充放电过程中不会发生电化学反应,利用吸附在电极-电解液界面上的纯静电电荷储存能量[2];第二类是通过快速可逆的法拉式表面或近表面氧化还原反应储存能量的法拉第赝电容器,法拉第赝电容器具有能量密度大等优点。与赝电容相比,EDLCs通常具有更高的倍率性能、更好的循环稳定性和更长的寿命。作为超级电容器的电极材料,相较于传统多孔碳材料,石墨烯具有明显的优势。石墨烯是以sp2杂化成正六边形的碳原子网状结构材料,它作为双电层具有很高的理论电荷载流子迁移率,在力学性能、光学性能、热传导性能、电学性能等方面都具有明显的优势[3],除此之外,它的比表面积大、电导率高并且拥有丰富的层间结构,因此得到广泛应用。作为超级电容器材料,石墨烯优异的电化学性能使其具有重大的研究意义。

本文通过加热、燃烧氧化石墨烯(GO),使它成为氧化还原石墨烯(rGO),并以之作为电极材料组装超级电容器。组装出的超级电容器表现出优异的电化学性能,在0.2 A/g电流密度下其比电容高达119.32 F/g,能量密度达到8.286 Wh/kg,功率密度达到49.99 W/kg。……

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