微型化的電化學儲能設備，例如微型超級電容器（MSCs），具有量身定制的性能，以及輕巧、小型化、靈活性和出色集成度的多樣化外形，對于將智能電源統一化的電子設備來說是非常必要的。盡管取得了很大的進步，但結合高集成度和高體積性能的MSCs的制造仍未解決。本文中，我們開發了一種簡單、快速且可擴展的策略，通過一種有效的新型連續離心涂覆技術來制造基于石墨烯的高度集成的MSCs。值得注意的是，所得的高導電性石墨烯薄膜不僅可以充當圖案化的微電極，而且還可以充當無金屬的集電器和互連件，賦予模塊化MSCs高度的完整性、出色的柔韌性、定制的電壓和電容輸出以及出色的性能均勻性。更重要的是，在連續離心涂覆過程中產生的強大離心力和剪切力導致石墨烯薄膜具有高取向性、致密性和堆積密度，從而貢獻了約31.8 F cm
-3的優異體積電容和約2.8 mWh cm
-3的體積能密度，超過了大多數報告的集成MSCs。因此，我們的工作為集成MSCs的簡單、可擴展的制造鋪平了道路，并為新一代電子設備提供獨立微型電源帶來了廣闊的發展空間。
Figure 1. （a）通過MCCC策略制造集成MSCs的示意圖。圖案化的GO-PH1000薄膜（b）和rGO-PH1000薄膜（c）的照片。
Figure 2. GO納米片、GO-PH1000膜和rGO-PH1000膜的表征。（a）GO納米片的TEM圖像。GO納米片的（b）AFM圖像和（c）高度輪廓。rGO-PH1000膜的（d）俯視圖和（e）橫截面SEM圖像。（f）XRD圖案。（g）XPS光譜。
Figure 3. 單個MCCC-MSC的電化學性能。（a,b）MCCC-MSCs的CV曲線。（c）MCCC-MSCs的體積電容。（d）GCD曲線。（e）MCCC-MSCs的長期循環穩定性。插圖：循環測試期間的典型GCD曲線。（f）MCCC-MSCs和一些市售儲能設備的Ragone圖。
Figure 4. MCCC-MSCs的集成和靈活性。（a）串聯連接條件下，串聯MCCC-MSCs的電池從1到10的CV曲線。（b）串聯MCCC-MSCs的輸出電壓和電容與串聯電池數量的關系。（c）串聯MCCC-MSCs從1到10個串聯連接的電池的GCD圖。（d）在不同的彎曲狀態下，串聯連接10個串聯MCCC-MSCs電池的照片。（e）在不同彎曲狀態下，串聯連接10個串聯MCCC-MSCs電池的電容保持率。插圖：CV曲線。（f）處于彎曲狀態的串聯MCCC-MSCs為LCD供電的照片。（g）在疊置的彎曲和扭曲狀態下，串聯MCCC-MSCs的照片，以及（h）相應CV曲線。
相關研究成果于2021年由中國科學院Zhong-Shuai Wu課題組，發表在Journal of Energy Chemistry（https://doi.org/10.1016/j.jechem.2020.04.064）上。原文：Scalable and fast fabrication of graphene integrated microsupercapacitors with remarkable volumetric capacitance and flexibility through continuous centrifugal coating。
轉自《石墨烯雜志》公眾號
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