電化學雙層電容器（EDLC）技術的進步要求同時使用新型高效電極材料和可行的電極制造方法。成本效益、可擴展性和可持續性是實現全球立法所接受的產品開發鏈的關鍵驅動力。本文中，我們報告了一種基于活性炭和單層/少層石墨烯（SLG/FLG）薄片的可縮放且可噴涂的“綠色”電極材料基油墨。我們發現，與商業化的還原氧化石墨烯相反，無缺陷且平坦的SLG/FLG薄片可減少離子在電極膜上的摩擦，而我們油墨的噴涂沉積可最大程度地提高電解質對電極表面積的可及性。與SLG/FLG相比，基于SLG/FLG薄片噴涂的EDLCs顯示出卓越的倍率性能（例如，在150、7500和30000 W kg
-1的比功率下，分別具有31.5、23.7和12.5 Wh kg
-1的比能），通過漿料涂布法生產的無片狀設備和類似商業的EDLCs。SLG/FLG薄片的使用使我們的噴涂EDLCs能夠在與離子液體/有機溶劑基電解質兼容的寬溫度范圍（−40/+100°C）中運行，從而克服了AC基EDLCs的特定功率限制。一個由多個大面積EDLCs組成的原型EDLCs堆棧，每個電容顯示25 F的電容，證明了我們技術的工業潛力。
Figure 1. 石墨烯基EDLCs的生產鏈
Figure 2. a）噴涂AC，b）噴涂AC:SLG/FLG和c）噴涂-SLG/FLG的SEM俯視圖。和d）噴涂-AC:SLG/FLG和e）噴涂-SLG/FLG的SEM橫截面圖像。f）AFM圖。
Figure 3. a,b）噴涂和澆鑄的EDLCs的CV曲線。c）在10 A g
-1下，噴涂和鑄造EDLCs的GCD曲線。d,e）噴涂和鑄造EDLCs的Ragone圖之間的比較。
Figure 4. a）噴涂的AC:SLG/FLG的CV曲線。b）通過分析GCD曲線得出的比能量和比功率的關系。c）在不同溫度（即−40、0、25、50和100°C）下噴涂AC:SLG/FLG的Ragone圖。d）在−40、25和100°C下，在1 A g
-1的特定電流下，噴涂AC:SLG/FLG的循環穩定性。
相關研究成果于2021年由意大利技術研究院Francesco Bonaccorso課題組，發表在Energy Storage Materials（https://doi.org/10.1016/j.ensm.2020.08.036）上。原文：Scalable spray-coated graphene-based electrodes for high-power electrochemical double-layer capacitors operating over a wide range of temperature。
轉自《石墨烯雜志》公眾號
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