厚電極有望增加器件（電池或超級電容器）規模的能量密度，但在高速率放電時始終會遭受離子極化。我們報道了使用3D Al泡沫（集電器）來承載石墨烯（具有高表面積但堆積密度非常低）以制造450μm厚、質量載荷為10-15 mg cm
-2的電極。Al線的空間限制效應與通過COMSOL軟件模擬粘貼在2D Al箔上的相同厚石墨烯片相比，石墨烯上任何區域的石墨烯在任何區域均可提供足夠的液體有序擴散通道，從而顯著緩解了離子極化。具有4 V離子液體的100 F袋狀超級電容器在各種電流密度下均表現出低接觸電阻、高比電容，并且同時具有18 Wh L
-1的體積能量密度和5 kW kg
-1的功率密度，遠更好目前的商用設備。
Figure 1. 石墨烯、泡沫鋁和石墨烯-鋁泡沫電極的表征。
Figure 2. 石墨烯-鋁泡沫電極溶脹行為的表征。
Figure 3. 石墨烯-鋁泡沫電極和石墨烯-鋁箔電極的EIS表征。
Figure 4. 超級電容器器件的電化學性能。
Figure 5. 泡沫鋁和鋁箔作為集電器SC裝置的仿真結果。
相關研究成果于2020年由清華大學Weizhong Qian和Chaojie Cui課題組，發表在Energy Storage Materials（doi.org/10.1016/j.ensm.2020.07.020）上。原文：High energy and high power density supercapacitor with 3D Al foam-based thick graphene electrode: Fabrication and simulation。
摘自《石墨烯雜志》公眾號：
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