石墨烯基全固态平面超级电容器电化学性能

针对全固态平面超级电容器性能偏低的问题,采用一种由在硅片上直接生长的方法制备出石墨烯薄膜作为电极,利用双电层超级电容器工作原理,采用PVA/H2SO4凝胶电解质,制备得到石墨烯基全固态平面超级电容器。循环伏安测试结果表明:该超级电容器具有双电层电容特性。循环伏安曲线没有氧化还原峰,说明双电层电容完全提供电极的容量。当扫描速率为50 m V/s时,该超级电容器的循环伏安特性较好,面积比电容为290.24μFcm-2,能量密度为22.68μWhcm-2。为平面微型超级电容器的研究提供了重要参考。     

超级电容器活性炭电极循环伏安特性

针对活性炭电极超级电容器性能偏低的问题,依据双电层电容器工作原理,以活性炭、乙炔黑、质量分数为15%的聚四氟乙烯、异丙醇为原料,采用粉末压片技术,制备了活性炭质量分数分别为60%、65%、70%、75%和80%的超级电容器电极材料。通过扫描速率分别为5 mV/s、10mV/s、20 mV/s、50 mV/s、100 mV/s和200 mV/s的循环伏安测试,分析了活性炭电极的比电容、比能量和比功率。结果表明,当活性炭质量分数为70%、扫描速率为5 mV/s时,比电容为189.3 F/g,比能量为26.3 W·h/kg;当活性炭质量分数为70%、扫描速率为20 mV/s时,比功率为916.6 W/kg。确定了电极材料中活性炭的最优配比为70%,为基于活性炭电极的超级电容器制备提供了重要参考。     

气液界面自组装还原氧化石墨烯薄膜

为了获得优异性能的还原氧化石墨烯薄膜电极,以氧化石墨烯分散液为原料、聚乙烯亚胺为粘结剂,采用气液界面自组装法制备了氧化石墨烯薄膜,利用氢碘酸还原得到还原氧化石墨烯薄膜电极。通过扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线衍射仪和X射线光电子能谱仪对薄膜电极进行了表征。结果表明:还原氧化石墨烯薄膜具有良好的表面形貌、均匀的厚度且还原后的碳氧比达到了10.2。当氧化石墨烯分散液浓度为1.5 mg/mL时,还原氧化石墨烯薄膜电极的电导率达到495.44 S/cm。为石墨烯薄膜在微纳电子器件电极材料的应用方面提供了重要的实验依据。     

平面微型超级电容器石墨烯电极制备与表征

为了研究化学气相沉积法(CVD)制备石墨烯电极性能,通过对CVD工艺参数的改进,成功地制备出了符合全固态平面微型超级电容器离子传输机制所需要的石墨烯薄膜电极。对比相同生长时间,不同甲烷浓度的石墨烯薄膜的性能;对比相同甲烷浓度,不同生长时间的石墨烯薄膜性能。结果表明,温度1 000℃、甲烷流量35 sccm、氢气流量10 sccm、生长时间60 min时,制备出的石墨烯薄膜质量和性能最好。此时石墨烯薄膜具有较低的薄膜方阻(60.28Ω/sq-155.75Ω/sq),厚度为1.25 nm。为平面微型超级电容器的进一步研究提供了重要参考。