【摘 要】
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石墨烯被认为是下一代高能量密度超级电容器的高性能电极材料之一.然而大量石墨烯材料加工时,其容易堆叠的特性导致可及比表面积下降,使其宏观性能远不如纳米尺度时的性
【机 构】
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清华大学化工系,北京,100084
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石墨烯被认为是下一代高能量密度超级电容器的高性能电极材料之一.然而大量石墨烯材料加工时,其容易堆叠的特性导致可及比表面积下降,使其宏观性能远不如纳米尺度时的性能.本文报道一种一维的高导电性的介孔石墨烯纤维的制备及其4V电容性能[1].使用一维的MgCO3·3H2O纤维为起始模板剂,在反应器中原位焙烧,生成一维多孔纳米MgO纤维,然后再积碳生成碳与MgO复合纤维,最后通过酸洗去除MgO,湿的石墨烯进行自组装生成平均层数为2层的石墨烯纤维.这是一种宏观上为一维材料,而微观上为二维材料的新型结构.其直径为100-500nm,长度为10微米,比表面积为1280m2/g,具有大量介孔,导电性为碳纳米管聚团的3倍.其大直径且不平整的外表面使其不会聚并,同时径向距离又极短,可以提供良好的离子与导电通道.用于4V的超级电容器(使用EMIBF4离子液体为电解液)的电极时,在1kw/kg与10kW/kg功率密度下的能量密度分别达103.5Wh/kg与70Wh/kg.由于孔结构保持好,化学稳定性好及纯度高,该电极材料在4V、5000次循环测试后比电容仅下降1.81％.这种材料提供了极短的离子径向扩散距离,使其表面利用效率高、电容值达15μF/cm2(高于单壁碳纳米管).
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