近日, 中國科學院大連化學物理研究所二維材料與能源器件創新特區研究組研究員吳忠帥與德國馬普高分子研究所教授Klaus Müllen和德累斯頓工業大學教授馮新亮合作, 採用電化學剝離方法一步高效製備出氟摻雜石墨烯, 並以此開發出高比能全固態平面微型超級電容器. 相關研究成果發表在《美國化學會志》(Journal of the American Chemical Society)上.
近年來, 隨著可穿戴, 攜帶型電子設備及微機電系統 (如微型機器人, 微型感測器) 朝著輕薄短小, 多功能整合方向的快速發展, 亟需開發與其相配套的高能量密度, 柔性化, 微型化儲能器件.
最近, 該研究團隊發展了一種綠色環保的電化學剝離法一步製備出氟摻雜石墨烯. 該方法以石墨為原料, 在中性含氟的水系電解液中, 採用電化學方法一步實現了石墨的高效剝離和氟摻雜, 以此可宏量製備出氟摻雜石墨烯. 科研人員通過掩膜板協助過濾法得到氟摻雜石墨烯微電極, 以高電壓離子液體凝膠為電解質, 成功組裝出高比能全固態微型超級電容器, 能量密度高達56mWh/cm3. 同時, 該微型超級電容器具有優異的柔性和迴圈穩定性, 在彎曲的狀態下5000次迴圈後容量保持率為93%. 此外, 該微型儲能器件還表現出良好的模組化整合能力, 可有效調控輸出工作電壓和容量. 該工作為高效製備摻雜石墨烯和高性能微型超級電容器提供了新策略.
上述工作得到國家自然科學基金, 國家重點研發計劃, 國家青年千人計劃等的資助.
