微型超級電容器是有前途的儲能設備，可以補充甚至替代可穿戴和可拉伸微電子設備中的鋰離子電池。但是，它們通常具有較低的能量密度和有限的機械拉伸性。在這里，我們報告基于混合電極的多合一平面微型超級電容器陣列（MSCAs），超薄ZnP納米片錨固在3D激光誘導的石墨烯泡沫（ZnP@LIG）上，排列在島-橋設備體系結構中。具有大比表面積的混合電極表現出出色的離子電導率，在1 A g
-1時具有1425 F g
-1（7.125 F cm
-2）的高質量（面積）電容以及長期穩定性。除了高能量密度（245 mWh cm
−2）和功率密度（145 mWh cm
−2時為12.50 mW kg
−1）之外，具有出色循環穩定性的MSCA還通過串聯和并聯連接提供了可調的電壓和電流，輸出島-橋設計中的MSC單元，也使系統可逆地拉伸到100％。同時，通過UV-vis吸收光譜驗證的理論計算部分表明，提高的電容量和倍率性能可能是由于在贗電容非層狀超薄ZnP納米片上電導率和吸附離子數量的提高（Na
2SO
4水溶液中的Na
+和PVA/KCl凝膠電解質中的K
+）引起的。將多合一可拉伸MSCA與可折疊的Au基摩擦納米發電機和可拉伸的可折疊石墨烯基應變傳感器集成在一起，展示了一種自供電的可拉伸系統。電子材料和設備體系結構的耦合設計原理為開發高性能可穿戴/可拉伸儲能設備和用于未來生物集成電子產品的自供電可拉伸系統提供了一種有前途的方法。
Figure 1. 基于混合電極的多合一可拉伸微超級電容器陣列（MSCA）的合成過程和光學圖像，超薄ZnP納米片錨固在島橋布局中的3D激光誘導石墨烯泡沫（LIG）上。
Synthesis process and optical images of an all-in-one stretchable microsupercapacitor arrays (MSCAs) based on hybrid electrodes with ultrathin ZnP nanosheets anchored on 3D laser-induced graphene foams (LIG) configured in an island-bridge layout.
Figure 2. ZnP@LIG納米復合材料的形態和結構表征。
Figure 3. ZnP@LIG納米復合材料的結構和電子性能。
Figure 4. ZnO和ZnP納米片的電子結構和紫外可見吸收光譜
Figure 5. ZnP@LIG電極的電化學性能。
Figure 6. 基于ZnP@LIG電極的多合一平面MSC的電化學性能
相關研究成果于2021年由福建閩江學院Cheng Zhang課題組，發表在Nano Energy（https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.105609）上。原文：High-energy all-in-one stretchable micro-supercapacitor arrays based on 3D laser-induced graphene foams decorated with mesoporous ZnP nanosheets for self-powered stretchable systems。
轉自《石墨烯雜志》公眾號
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