微型超级电容器毕业论文

成果简介

具有低成本、高效率和可扩展性的激光诱导石墨烯（LIG）技术在微型超级电容器（MSC）制造中具有巨大优势。然而，基于 LIG 的 MSC 的有限电容仍然阻碍了它们的进一步发展。 本文，北京航空航天大学罗斯达教授团队在《Carbon》期刊 发表名为“In-situ Joule Heating-Triggered Nanopores Generation in Laser-Induced Graphene Papers for Capacitive Enhancement”的论文， 研究提出引入焦耳加热作为一种关键的原位处理，结合激光诱导石墨烯纸基MSC（LIGP-MSC）的组装以实现电容增强。

通过将热处理温度从20 C 提高到 500 C，由于无定形碳组分的逐渐分解，可以在 LIGP 中形成越来越多的纳米孔。所得焦耳加热的 LIGP (J-LIGP) 具有改进的比表面积 ( - m2/g) 和孔体积 ( - cm3/g) 以及超亲水表面非常适合用作 J-LIGP-MSCs 微电极。J-LIGP-MSC 在 500 C 下加热 60 分钟后，比面积电容 ( C A )显着提高，为 mF/cm210 mV/s，大约是未加热 LIGP-MSC 的六倍。只需5分钟，在550 下加热以实现J-LIGP-MSC的Ç mF/cm 2。还实现了 J-LIGP-MSC 的卓越机械灵活性、循环性和模块化。此外，原位焦耳加热处理被证明是提高基于 LIG 的 MSC 电容性能的通用方法。

图文导读

图1。J-LIGP-MSC 的制备和表面表征。

图2。J-LIGPs 在不同温度下加热的表征。

图3 。J-LIGPs 的电导率和亲水性与加热温度的关系

图4。J-LIGP-MSCs 的电化学性能。

图5 。J-LIGP-MSCs在400 C加热60分钟的弯曲、循环稳定性和串并联性能。

文献：

为了产生一个高效超级电容器电池，研究人员需要分开安装两个电极，以便让它们中间的可用表面积达到最大化。这么做会导致超级电容器储存更多电荷。以前的设计把一层层石墨烯堆叠在一起，当做电极，这就如同三明治上的面包片。然而，这种做法在电子电路上并不起作用。在新设计中，研究人员以相互交叉的形式，把电极并排安装，这与相互交叉的手指类似。这么做有助于扩大两个电极的可用表面积，并减少电解液里的离子需要传播的路线。因此新型超级电容器具备比堆叠对比物更强的充电能力和速度性能。研究人员表示，人们甚至可以在家制作这种东西。艾尔·卡迪说：“这种方法非常简单、成本低效率高，而且能在家中生产。我们只需一个DVD刻录机和分散在水里的氧化石墨，这种材料能以很低的价格在市场上买到。”该科研组表示，现在他们希望能与电子产品生产商合作。卡纳说：“目前我们正在寻找商业合伙人，帮助我们大量生产我们的石墨烯微型超级电容器。”理查德·卡纳说，对于超级电容器来说，它再“快”也不过是数量上的升级，“小”才是其最大价值。他表示：“一直以来，电子产品的微型化、小型化，常常会遭遇储能系统方面的阻碍。过大的电池体积，拖累了整个产品的灵活小巧。”而新型超级电容器不但拥有较小的体积，且可以轻易整合到其他配件当中。研究人员透露，他们目前正在寻找电器制造商等行业合作伙伴，以快速将该产品推入市场。分析指出，这项技术突破可能会给电池带来革命性发展，而以石墨烯为基础，或再带动一番石墨烯炒作热潮。