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FGR电极材料体积电容提升30%,达442.8F cm⁻³

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可穿戴电子设备和电动汽车对紧凑型超级电容器需求增长,开发高堆积密度、优异体积性能的电极材料关键,而石墨烯低堆积密度限制体积电容。

吉林化工学院江丽丽副教授团队在《Carbon》发表论文,通过臭氧氧化、H₂O₂蚀刻、CNT融合、喷雾干燥和氧化石墨烯带碳化等工艺,合成功能化石墨烯微球(FGR)。

FGR 具有大量活性位点、高效传输途径、稳定含氧官能团和紧凑结构,实现高容积电容(1Ag⁻¹和100 A g⁻¹时分别为 442.8F cm⁻³和 308.0F cm⁻³)、高负载质量(12 mg cm⁻²)、高堆积密度(1.02g cm⁻³)。其组装的对称超级电容器(FGR//FGR)在 120.9WL⁻¹条件下,容积能量密度达 30.2 Wh L⁻¹ ,与多种工业应用相关,合成方法可扩展,设计稳健。

该研究通过对氧化石墨烯带功能化处理制备 FGR,其分层孔隙结构和润湿性利于离子传输和电荷存储,稳定含氧官能团提高电化学活性,解决传统石墨烯体积电容不足问题。

FGR 电极材料在推动石墨烯基材料设计开发上潜力巨大,但需进一步优化,简化工艺、降低成本以实现大规模应用。 

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