部分氧化石墨烯的电容性与非电容性贡献在超级电容器中的应用

《ACS Applied Electronic Materials》：Extraction of Capacitive and Noncapacitive Contributions of Partially Oxidized Graphene for Supercapacitor

通过无酸化学超声法成功制备缺陷可控的POG材料，其作为无粘结薄膜电极在超级电容器中展现出高比电容（22.04 mF/cm2）和优异循环稳定性（82%容量保留超10000次循环），归因于低缺陷密度（ID/IG=0.79±0.04）和高离子吸附动力学特性。

　　

本研究提出了一种简便且无酸的化学-超声处理方法，用于制备具有特定氧官能团的缺陷可控、部分氧化的石墨烯（POG），用于制备超级电容器中的无粘合剂薄膜电极。去除绝缘粘合剂可以保持材料本身的导电性和孔隙率，从而增强电荷传输和离子扩散能力。Dunn的方法被用来分析POG电极中的电容性和非电容性成分。与还原氧化石墨烯（rGO）相比，POG具有更高的电容性能，这归因于其更低的缺陷密度以及更优异的离子吸附/脱附动力学。POG电极在0.1 mA/cm2的电流密度下表现出22.04 mF/cm2的高比电容，这得益于其良好的结构和化学特性：高导电性（约9.22 S/cm）、3.67的C/O比以及低缺陷密度（I_D/I_G = 0.79 ± 0.04）。采用POG作为正极、rGO作为负极的非对称超级电容器装置，其能量密度为1.56 μWh/cm2，功率密度为80.23 μW/cm2，并且在10,000次循环后电容保持率仍达到82%。这项研究展示了无粘合剂POG电极在高性能和微型化储能器件中的应用潜力。