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通过激光诱导石墨烯和MWCNT涂层的设计优化来增强超级电容器的性能 以实现灵活的便携式储能

2023-12-01 11:03:55  来源:激光网原创    

  作者:

  哈桑·塔里克,赛义夫·乌拉·阿万,丹麦侯赛因,赛义德·里兹万,萨克兰·沙阿,萨娜·扎伊纳布 & 比拉尔·里亚兹

  摘要

  超级电容器领域一直专注于提高能效、电容、灵活性和稳定性的研究和挑战。低成本激光诱导石墨烯由于其显著的比表面积、优异的机械柔性和优异的电学性能,为下一代可穿戴和便携式设备提供了一种有前景的替代商业可用石墨烯的方法。我们报道了具有优化几何形状的基于LIG的柔性超级电容器的开发,其在保持灵活性和稳定性的同时表现出高电容和能量密度。合成了三维多孔石墨烯薄膜,并制备和测试了参数优化的器件。一种类型的器件利用了LIG,而另外两种类型是通过在不同浓度下涂覆多壁碳纳米管在LIG上制备的。采用包括扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线衍射、拉曼光谱和伏安法在内的表征技术来分析所制造的器件。AFM分析显示,由于激光处理,LIG的表面粗糙度为2.03µm。SEM图像显示出致密、致密和多孔的表面形态。XRD分析证实了石墨烯和氧化石墨烯的存在,能量色散X射线光谱数据进一步支持了这一点。拉曼光谱表明,所制备的样品分别在1362 cm–1和1579 cm–1处显示出不同的D和G带。循环伏安法结果显示,在0.2 mA cm–2的电流密度下,LIG的电容、功率密度和能量密度分别为6.09 mF cm–2、0.199 mW cm–2和3.38µWh cm–2。与基于LIG的器件相比,涂覆LIG-MWCNT的电极表现出更高的能量密度6.05µWh cm–2和51.975 mF cm–2的面积比电容。所制造的设备在智能电子、纳米机器人、微机电系统以及可穿戴和便携式电子领域具有潜在应用。

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