东华大学朱美芳和清华大学张跃钢课题组--可扩展微凝胶纺丝三维多孔石墨烯纤维用于高性能柔性超级电容器

石墨烯纤维基超级电容器正在成为最有前途的可穿戴电子储能设备之一。然而，由液晶纺丝制成的石墨烯纤维，由于p–p聚集，通常具有类似石墨的结构，这极大地阻碍了它们在能量存储中的实际应用。在这里，以自组装的3D GO微凝胶为纺丝原液，通过微凝胶纺丝和热还原过程，制备了N和S共掺杂的多孔石墨烯纤维。该纤维具有的大的比表面积（312 m2 g-1），恰当的分级孔结构和N和S共掺杂的协同效应，使其作为柔性电极用于纤维状超级电容器，在电流密度为0.1 A cm-3时，体积电容为59.9 F cm-3，出色的能量和功率密度（50.3 mW cm-3时为8.3 mW h cm-3）。此外，还具备良好的长期稳定性（在10 000次循环中，初始比电容保持率为96.2％）。这种经济高效且简单的制备方法为大规模制备杂原子掺杂多孔石墨烯纤维开辟了道路，并促进其在可穿戴设备中的实际应用。

Figure 1. NS-G纤维的制备示意图。

Figure 2. （a–c）多孔NS-GF的横截面SEM图像。（d–f）相应的C，N和S元素映射图像。（g–i）多孔NS-GF的表面SEM图像。

Figure 3.（a–d）NS-GF的XPS光谱。（a）总谱，（b）C 1s，（c）N 1s和（d）S 2p光谱。（e）NS-G的示意图。（f）NS-GF的拉曼光谱。

Figure 4. （a）NS-GF在各种扫描速率下的CV曲线。（b）NS-GF在不同电流密度下的GCD曲线。（c）在各种电流密度下的比电容。（d）循环稳定性。（e）不同弯曲角度时的CV曲线。（f）Ragone曲线。

Figure 5. （a）并联连接的三个SC的示意图。（b）串联连接的四个SC的示意图和照片。（c）并联连接的三个SC的GCD曲线。（d）串联连接的四个SC的GCD曲线。（e）由串联连接的带电设备驱动电子手表的光学照片。

该研究工作由东华大学Meifang Zhu与清华大学Yuegang Zhang课题组合作于2020年发表在Journal of Materials Chemistry A期刊上。原文：Scalable microgel spinning of a three-dimensional porous graphene fiber for high-performance flexible supercapacitors。