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華僑大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院、福建省光電功能材料重點實驗室、友好功能材料教育部工程研究中心Jiao-Juan Chen等--吩噻嗪/還原氧化石墨烯復(fù)合材料作為鋰離子電容器的贗電容正極
       鋰離子電容器中正極的比容量大大低于負極的比容量,導(dǎo)致器件的能量密度受到限制。為了提高正極的比容量,本文引入氧化還原吩噻嗪,在水熱條件下合成了性能優(yōu)越的吩噻嗪/還原氧化石墨烯復(fù)合正極。由于吩噻嗪產(chǎn)生贗電容,優(yōu)化后的復(fù)合正極在比表面積較低的情況下,放電比容量(0.5 A g-1下為86.6 mAh g-1)高于還原氧化石墨烯正極(36.2 mAh g-1)。此外,該復(fù)合正極在0.5 A g-1的鋰半電池中表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)性能,在700次循環(huán)結(jié)束時容量保持能力為80.4%。此外,當與碳管負極配對時,所構(gòu)建的鋰離子電容器(114.4 ~ 17.8 Wh kg-1)比正極中沒有吩噻嗪的器件(57.0 ~ 1.9 Wh kg-1)具有更大的能量密度。吩噻嗪的引入并沒有降低器件的功率密度。此外,該復(fù)合正極器件具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性,即使在8000次循環(huán)后,容量衰減率也低至12.7%。
 
圖1. PTZ/rGO復(fù)合材料的合成工藝示意圖。
 
圖2. (a) rGO和(b) PTZ/ rGO -0.5的SEM圖像。(c) PTZ/rGO-0.5的TEM照片。(d) PTZ/rGO-0.5的EDX光譜。(d) PTZ/rGO-0.5的的EDS元素映射。
 
圖3. (a)氧化石墨、PTZ、rGO及PTZ/rGO復(fù)合材料的XRD譜圖。(b) PTZ、PTZ/rGO-0.5和rGO的FTIR光譜。rGO與PTZ/rGO復(fù)合材料的(c)氮氣吸附和解吸等溫線和(d)孔徑分布曲線。
 
圖4. PTZ/rGO-0.5復(fù)合材料的HRXPS光譜:(a)碳1s, (b)氧1s, (c)氮1s和(d)硫2p。
 
圖5. (a)循環(huán)伏安曲線和(b) PTZ/rGO-0.5復(fù)合材料的恒流充放電曲線。PTZ、rGO和PTZ/ rGO復(fù)合材料的(c)循環(huán)壽命和(d)倍率性能。
 
圖6. PTZ/rGO-0.5正極的電化學(xué)動力學(xué)分析:(a) 0.6-1.4 mV s-1掃描速率下的循環(huán)伏安圖,(b)基于正極/負極電流響應(yīng)的log(i)-log(v)關(guān)系,(c)基于1mv s-1循環(huán)伏安曲線的動力學(xué)分析(電容貢獻通過黃色陰影部分顯示),(d)不同掃描速率下擴散控制和電容貢獻的百分比。
 
圖7. (a)循環(huán)伏安曲線,(b) GCD曲線,(c)循環(huán)壽命,(d)CT負極的倍率性能。
 
圖8. CT//PTZ/rGO-0.5 LIC的(a)CV圖和(b) GCD圖。CT//PTZ/rGO-0.5和CT//rGO LICs的(c)Ragone圖和(d)循環(huán)穩(wěn)定性。

       相關(guān)研究成果由華僑大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院、福建省光電功能材料重點實驗室、友好功能材料教育部工程研究中心Jiao-Juan Chen等人于2022年發(fā)表在Electrochimica Acta (https://doi.org/10.1016/j.electacta.2022.141340)上。原文:Phenothiazine/reduced graphene oxide composite as a pseudocapacitive cathode for lithium ion capacitors。

轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號
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