Ny strategi til at øge pseudokapacitive ydeevne af mikro-superkondensatorer

Grafen-baserede mikro-superkondensatorer (EG-MSC'er) kombinerer grafens særskilte egenskaber og fordelene ved planar enhedskonfiguration for at maksimere ladningslagring. Derfor kan de give mere fleksible, mindre og tyndere enheder.

Den begrænsede elektriske dobbeltlagskapacitet af grafen og det smalle spændingsvindue for vandige elektrolytter begrænser imidlertid deres videre anvendelse.

For nylig har et fælles forskerhold ledet af prof. Wu Zhongshuai og prof. Fu Qiang fra Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) fra det kinesiske videnskabsakademi (CAS) foreslået en strategi til at øge kapacitansen af ​​grafen-baserede plane MSC'er ved højkoncentreret vand-i-salt ambipolær redoxelektrolyt (ZnI₂ + ZnCl₂ ).

Denne undersøgelse blev offentliggjort i ACS Energy Letters den 19. april.

Brug af redoxaktive elektrolytter til at booste grafenelektroder er en yderst effektiv strategi til at øge den kapacitive ydeevne af MSC'er.

Tidligere rapporterede redoxmediatorer kunne dog kun tilbyde en vis kapacitans for en enkelt elektrode, hvilket fører til begrænset energitæthed på grund af de uovertrufne kapacitanser af to elektroder.

I denne undersøgelse udviklede forskerne en ny højkoncentreret vand-i-salt ambipolær redoxelektrolyt, hvor en ambipolær mediator (ZnI₂ ) kunne tilbyde to redox-par (I ^- /I₂ og Zn/Zn ²⁺ ) indbygget, med matchet opladningslager.

Disse to arter gjorde det muligt for to elektroner at blive oxideret ved den positive elektrode og at blive reduceret ved den negative elektrode synkront og individuelt, hvilket gav et stort pseudokapacitivt bidrag til EG-MSC'er.

De har realiseret en høj volumetrisk kapacitet på 106 mAh/cm ³ , energitæthed på 111 mWh/cm ³ , og langsigtet cykelstabilitet med 92,1 % retention efter 5.300 cyklusser.

In situ karakteriseringer bekræftede, at disse gode præstationer blev tilskrevet den frustrerede selvudladning ved at undertrykke dannelsen og diffusionen af ​​polyiodidioner af I₃ ^- og I₅ ^- .

Desuden udviste EG-MSC'er stabil cykluspræstation ved -20 grader Celsius på grund af vands reducerede frysepunkt ved stærke vekselvirkninger mellem vandmolekyler og zinkioner.

"Dette arbejde åbner en ny vej til at introducere ambipolære redoxmediatorer i højt koncentrerede elektrolytter til højtydende MSC'er," sagde prof. Wu. + Udforsk yderligere

Udforskning af konjugerede enheder i kovalente organiske rammer til optimeret lithiumionlagring