随着可穿戴和柔性电子产品的普及，非常需要开发可穿戴电极和储能系统。在此，通过高效的一步水热法合成了高性能还原氧化石墨烯（RGO）纤维电极。首先，制备具有有序溶致向列液晶结构的氧化石墨烯（GO）分散体，在没有任何支撑表面活性剂或聚合物的帮助下组装纤维。通过毛细管中的水热反应，将 GO 分散到 RGO 纤维中的成形和还原过程有效地凝聚在一起。所生产的 RGO 纤维电极不含任何额外的活性材料，具有优异的储能性能。比电容在 1 A g^-1 时达到 246.01 F g^-1。此外，储能性能是循环稳定的，在 10 A g^-1 下 100 000 次循环后电容保持率为 90.80%。此外，它还具有出色的柔韧性，弯曲 10 000 次后仍保持 98.94% 的电容。除超级电容器外，所生产的全石墨烯纤维性能优异，可很好地应用于开发各种柔性纤维能源系统和可穿戴电子产品。
 
 
Figure 1. 全石墨烯纤维的制备和结构。 (A) 制备的示意图。 (B) 和 (C) 不同放大倍率的 SEM 图像。
 
 
Figure 2. (A) 和 (B) RGO 纤维在不同放大倍率下的横向 SEM 图像。 (C) 和 (D) 分别为 GO 和 RGO 的 EDS 和拉曼光谱。
 
 
Figure 3. 在三电极系统中测试 RGO 纤维的电化学性能对 GO 分散体浓度的依赖性。 (A) 10 mV s^-1 时的 CV 曲线。 (B) 1 A g^-1 时的 GCD 曲线。 (C) RGO 纤维在 1 A g^-1 时的 Cs。 (D) Cs 对 GO 分散浓度和电流密度的依赖性。
 

Figure 4. 基于不同还原时间的 RGO 纤维电极的电化学性能，在三电极系统中进行测试。 (A) 10 mV s^-1 时的 CV 曲线。 (B) 1 A g^-1 时的 GCD 曲线。 (C) 1 A g^-1 时的 Cs。 (D) Cs对不同还原时间和电流密度的依赖性。 (E) RGO 纤维电极在 10 A g^-1 下的循环稳定性。
 
 
Figure 5. RGO纤维在对称超级电容器中的电化学性能。 (A) CV 曲线。 (B) GCD 曲线。 (C) Cs 对电流密度的依赖性。 (D) EIS。 (E) 拉贡图。 (F) 组装纤维超级电容器在 10 A g^-1 下的循环稳定性。
 
 
Figure 6.(A) 超级电容器在不同弯曲状态下的 GCD 曲线，插图为不同弯曲角度的示意图。(B) 超级电容器在不同弯曲角度下的电容保持率。(C) 超级电容器在弯曲角度为 180° 的循环弯曲过程中的性能稳定性。(D) 单个超级电容器和串联或并联的超级电容器的 GCD 曲线。(E) RGO光纤在单个超级电容器和串联或并联超级电容器中的Cs，红色和蓝色直方图上的插图是连接的超级电容器的相应图片。(F) 超级电容器为 LED 供电的图片。
 
       相关研究工作由湖南大学Xuli Chen课题组和江苏师范大学Mingkai Liu课题组于2022年共同发表在在《Int. J. Energy Res》期刊上，原文： One-step hydrothermal method produced all graphene fiber electrode for high-performance supercapacitor。

转自《石墨烯研究》公众号