东华大学朱美芳院士和清华大学张跃钢教授课题组--具有更少“死体积”的解链碳纳米管/石墨烯杂化纤维：实现超高体积能量密度超级电容器

开发一维高体积能量密度超级电容器（SC），对于微型可穿戴设备具有重要的意义。在这项研究中，通过湿法纺丝和化学还原法，制备了部分解链的碳纳米管/还原氧化石墨烯（PUCNT/RGO）杂化纤维，该纤维具有较小的死体积和有序的多孔结构。这纺丝溶液粘度低，浓度高，可以确保纺丝顺利进行，同时减少了相分离过程中的传质，从而减小了孤立气孔产生的“死体积”。此外，具有一维和二维杂化纳米结构、大比表面积和良好水溶性的PUOCNT，可以作为一种更有效的间隔体来抑制氧化石墨烯片层的再堆积，同时减少间隔体本身和形成的大空间空洞的“死体积”。由PUCNT/RGO杂化纤维组装而成的全固态SC表现出优异的性能，其体积能量密度高达8.63 mWh cm−3，该性质超过了先前报道的碳基纤维。该研究通过可扩展和高效的工艺为精细控制石墨烯纤维的密度和孔结构打开了一扇门，并有望应用于高体积存储。

Figure 1. A）PUOCNT和PUCNT/RGO纤维的合成示意图。B，C）PUOCNT的TEM图像。D）拉曼光谱E）XPS光谱，F）XPS C1s光谱，G）CNT和PUOCNT的氮吸附和解吸等温线。

Figure 2. A–C）水性GO，CNT/GO和PUOCNT/GO分散体的偏振光学显微镜图像。D，E）稳定的粘度和应力作为剪切速率的函数。F）GO，CNT / GO和PUOCNT/GO分散体的照片。

Figure 3. A–C）RGO纤维，D–F）CNT/RGO纤维和G–I）PUCNT/RGO纤维分别在低放大倍率和高放大倍数下的横截面SEM图像。

Figure 4. RGO，CNT/RGO和PUCNT/RGO纤维基SC的电化学性能。A）纤维状SC的示意图和照片。B，C）在10 mV s–1扫描速率下的CV曲线和在100 mA cm–3的电流密度下的GCD曲线。D）PUCNT/RGO纤维在各种电流密度下的GCD曲线。E，F）不同电流密度下的体积和质量电容。G）电化学阻抗谱。

该研究工作由东华大学朱美芳院士和清华大学张跃钢教授课题组于2021年发表在Adv. Funct. Mater.期刊上。原文：Unzipped Carbon Nanotube/Graphene Hybrid Fiber with Less “Dead Volume” for Ultrahigh Volumetric Energy Density Supercapacitors。