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佛山大学材料科学与氢能学院,广东省氢能技术重点实验室Xinren Zhang等人——石墨烯作为长寿命锌离子混合超级电容器的锌沉积调节层
      锌离子混合超级电容器(ZIHS)由于其低成本和良好的长周期稳定性,是一种很有前途的水相储能器件。然而,由于锌的不均匀沉积/剥离,锌枝晶生长导致稳定性差,限制了ZIHS的应用。因此,将石墨烯构建为锌箔的表层,以抑制凸起的形成,提高ZIHS的循环寿命。此外,在1 A g-1时,石墨烯@Zn阳极在ZIHS中的循环寿命至少达到10000次,比锌箔阳极高出200倍。石墨烯@Zn电极的超长寿命归因于石墨烯上丰富的活性位点,其用于Zn2+成核和随后的均匀沉积。重要的是,石墨烯层不仅通过引导Zn均匀沉积来抑制枝晶,还通过阻塞电解液来减少副反应。总的来说,该方法提高了锌阳极的可逆性和循环稳定性,为大规模ZIHS的开发提供了广阔的前景。

 
图1. AC//ZnSO4 (aq)// 石墨烯@Zn ZIHS的示意图。
 
 
图2. 石墨烯@Zn和Zn对称电池的电化学行为:(a)1 mA cm-2和(b)第1次、(c)第50次循环后的放大图;(d)2.5 mA cm-2;(e) 1 mAh cm-2时5种不同电流密度(0.5、1、2、5和10 mA cm-2)。
 
 
图3. 锌箔和石墨烯@Zn ZIHS在2 M的ZnSO4中的电容性能:(a)1Ag-1时的循环稳定性试验;(b)和(c)为循环伏安曲线;(d)GCD图;(e) EIS 图;(f)速率稳定性曲线;(g)Ragone图。
 
 
 
图4. Zn和石墨烯@Zn电极的X射线衍射(XRD)图谱:(a) 3000次循环前和(b) 3000次循环后;隔膜的扫描电镜(SEM)图像:3000次循环后的(c)锌箔和(d)石墨烯@Zn;(e)副反应示意图。
 

图5. (a,b)锌箔电极和(c)隔膜、(d,e)石墨烯@Zn电极和(f)隔膜的SEM和数字图像。
 
  
图6. 锌箔与石墨烯@Zn电极之间的对比示意图。

       相关研究成果由佛山大学材料科学与氢能学院,广东省氢能技术重点实验室Xinren Zhang等人于2021年发表在Journal of Energy Storage (https://doi.org/10.1016/j.est.2021.103037)上。原文:Graphene as regulating zinc deposition layer for long-life zinc ion hybrid supercapacitors。

转自《石墨烯杂志》公众号

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