新南威尔士大学Chun H. Wang课题组--通过协同杂化垂直石墨烯纳米片和MnO2的分层结构电极用于 可塑的超级电容器

实现可模制的能量存储设备将使通过适应身体轮廓为穿戴舒适性提供动力为可穿戴电子设备供电。在这里，我们提出了一种新的方法来创建分层结构的电极，使超级电容器能够在机械变形下保持其容量。通过首先生长垂直石墨烯纳米片（VGNs），然后在易延展的镍丝上沉积氧化锰（MnO₂）制成电极。使用包含羧甲基纤维素和硫酸钠的固态电解质将两个这样的电极制成可模塑的超级电容器。这种可折叠的超级电容器可实现高达56 mF cm^-2的高面电容，面能量密度为7.7 mWh cm^-2，面功率密度为5 mWh cm^-2。这些出色的性能源于VGNs和MnO₂之间的协同作用，其中高度多孔VGNs具有两个关键功能：大表面积的机械坚固平台，可大量负载赝电容性的MnO₂沉积，以及互连的导电网络，可实现有效的电子/离子传输。由这些电极制成的纤维状超级电容器可以通过弯曲和扭曲模制成不同的形状，而性能损失很小。这项研究中提出的有希望的结果为制造可穿戴电子产品和无线电子皮肤的高性能可成型储能设备提供了一条新途径。

Figure 1. 折叠式线形超级电容器的制造过程示意图。

Figure 2. 镍线上的MnO₂/VGNs纳米复合材料的SEM图像：（a）原始VGNs；VGN上MnO₂沉积时间为（b）2400 s，（c）3600 s和（d）7200 s; （e）MnO₂/VGNs的横截面形态；（f）MnO₂/VGNs/Ni，MnO₂/Ni和VGNs/Ni电极的拉曼光谱。

Figure 3. MnO₂/VGNs/Ni，VGNs/Ni和MnO₂/Ni电极的性能比较。

Figure 4. 线状超级电容器的电化学性能

Figure 5. 线形超级电容器的性能：（a）成型为不同的形状；（b）弯曲成一定角度范围；（c）通过绕小圆柱芯缠绕进行的应变测试示意图；（d）通过CV测试的循环寿命；串联连接的多个线形超级电容器用于为LED供电的（e）充电和（f）放电状态的数码照片。

相关研究成果于2021年由新南威尔士大学Chun H. Wang课题组，发表在Carbon（https://doi.org/10.1016/j.carbon.2020.10.025）上。原文：Hierarchically structured electrodes for moldable supercapacitors by synergistically hybridizing vertical graphene nanosheets and MnO₂。