日前，中國科學院電工研究所超導與能源新材料研究部馬衍偉課題組與西南石油大學教授葛性波合作采用多級次石墨烯復合電極與離子液體凝膠聚合物電解質(zhì)，首次開發(fā)出具有3.5V電壓窗口的高能量密度柔性固態(tài)超級電容器。研究人員通過調(diào)控電極的微觀結(jié)構(gòu)和引入離子液體凝膠電解質(zhì)，成功制備出具有寬電壓窗口的柔性固態(tài)超級電容器，有效提升了器件的能量密度。該研究為今后提高柔性固態(tài)超級電容器的能量密度提供了一種有效策略。
該研究采用的多級次石墨烯復合電極由石墨烯和碳化的聚苯胺納米線組成，這種復合電極材料不僅實現(xiàn)了一維納米材料和二維納米材料的多維度復合，還具有豐富的納米孔道結(jié)構(gòu)，有利于大尺寸的離子液體電解質(zhì)離子在材料內(nèi)部的擴散與存儲。此外，該復合材料還具有2416 m2/g的大比表面積和7246 S/m的優(yōu)異導電率，特別適合作為有機體系的超級電容器的電極材料。基于該電極材料和離子液體凝膠電解質(zhì)薄膜組裝的柔性固態(tài)超級電容器展現(xiàn)出高比電容（180 F/g）和良好的倍率性能，以及優(yōu)異的能量密度（75Wh/kg）。充放電10000次循環(huán)后，容量仍然可以保持85%以上。此外，通過原位測試反復彎折狀態(tài)下的電容性能，發(fā)現(xiàn)該柔性固態(tài)超級電容器顯示了良好的耐彎折性能，連續(xù)彎折1000次后容量仍可以保持88%。這表明該柔性固態(tài)超級電容器不僅具有良好的電化學性能，還展現(xiàn)出優(yōu)異的力學耐彎折性能。
高電壓柔性固態(tài)超級電容器的循環(huán)伏安曲線圖
相關研究結(jié)果發(fā)表于國際期刊《先進功能材料》（Adv. Funct. Mater, 2017, DOI: 10.1002/adfm.201704463）。該研究獲得國家自然科學基金委、北京市科委、中科院青促會和電工所創(chuàng)新人才引進計劃的大力支持。
論文鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201704463/full
