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近年来,碳纳米管作为储能领域的电极材料受到越来越多的关注,它不仅仅单独作为电极材料应用在超级电容器中,并且把它与其它的材料进行复合也是现阶段的一个重要研究方向。但是,现阶段仍然需要找到更简单且更廉价的方法来大量制备碳纳米管材料。
石墨烯在超级电容器中的应用
石墨烯是一种二维原子晶体,它的碳原子排列呈六方晶格结构,如图4 所示。虽然对石墨烯的研究可以追溯至1859 年,但真正对其进行大量且系统的研究,是在人们发现了一种简单且有效的方法来制备相对较大的孤立的石墨烯样品后。
石墨烯具有较好的电学特性、力学特性以及形态特性,如良好的迁移率、弹性常量和杨氏模量等。此外,它的表面性质不受孔径大小分布的影响,这一特点使其成为许多电子设备的优先选择材料。石墨烯具有高的本征载流子迁移率[2 0 0 0 0 0cm2/(V˙S-1)],优异的热导率[5000 W/(m˙K)]。同时,石墨烯具有高的理论比表面积(2630 m2/g)和优异的机械强度。
近些年有许多关于将石墨烯作为超级电容器电极材料的研究。Kim 等通过一种简单的方法将空心的多层石墨烯球引入到氧化石墨烯片中,图5 是石墨烯材料的合成过程。结果显示这种石墨烯材料具有高的电导率(18620 S/m)和大的比表面积(527m2/g)。
用这种石墨烯作为超级电容器的电极材料,测试结果显示,在1 A/g 的电流密度下的比容量为171 F/g,循环1000 次以后仍然保持97.4%的容量,显示出优异的电化学性能。
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