基于石墨烯紙的超級電容儲(chǔ)能特性研究.pdf

1、超級電容器是一種新型的電化學(xué)儲(chǔ)能元件，擁有著比鋰離子電池更高的功率密度和循環(huán)壽命，而被廣泛研究。石墨烯紙具有良好的自支撐能力及導(dǎo)電性，在作為超級電容器電極材料時(shí)，不再需要粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑的加入，正成為當(dāng)今的超級電容器電極材料的研究熱點(diǎn)。
　　本文首先采用化學(xué)還原法制備了石墨烯，并利用真空抽濾法得到石墨烯紙，然后對其進(jìn)行超級電容儲(chǔ)能性能測試分析，發(fā)現(xiàn)在較低的掃速下，該種石墨烯紙表現(xiàn)出了良好的電容性能。在水系電解液中測得10 mVs-1

2、時(shí)的比電容達(dá)到了150F g-1。但是，隨著掃速的增大，表現(xiàn)出了明顯的電容衰減，在1000 mV s-1時(shí)，比電容只有71.5 F g-1。這說明真空抽濾得到的石墨烯紙內(nèi)部石墨烯片的緊密堆疊，降低了石墨烯紙的比表面積利用率，而影響了其電容性能。
　　針對化學(xué)還原石墨烯紙堆疊緊密的不足，提出了以常壓直流輝光放電掃描正柱區(qū)等離子體還原得到石墨烯紙（P-rGO）的方法。經(jīng)材料表征發(fā)現(xiàn)，P-rGO具有良好的孔隙結(jié)構(gòu)，擁有大量的開放性通道，

3、且具有優(yōu)異的流體滲流性能。相比于傳統(tǒng)化學(xué)法制備的石墨烯紙（C-rGO），擁有著更大的比電容，在有機(jī)體系測試得到，10 mV s-1時(shí)P-rGO的比電容為181.4 Fg-1，而傳統(tǒng)方法制備的石墨烯紙只有為120 F g-1。P-rGO還表現(xiàn)出了更好的倍率性能。當(dāng)電流密度從1 Ag-1增加到50 Ag-1時(shí)，P-rGO的比電容從162 F g-1只降到125 F g-1，比電容的保持率為77％，而傳統(tǒng)方法制備的石墨烯紙的比電容保持率只有1

4、8％，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于P-rGO。
　　為了獲得高倍率性能的石墨烯紙超級電容器，利用垂直石墨烯的高導(dǎo)電率及多暴露邊緣等特點(diǎn)，對集流體與活性材料之間進(jìn)行橋接，可為集流體和活性材料界面之間提供大量的接觸點(diǎn)，從而減少了該界面間的電荷傳輸路徑，減小了界面的接觸電阻。結(jié)果顯示，通過垂直石墨烯橋接集流體與活性材料的石墨烯紙超級電容器擁有良好的倍率性能，當(dāng)掃速從20 mV s-1增加到1000 mV s-1，依然能夠保持約90％的比電容。且當(dāng)電流密度