面向高能量与高功率密度体相超级电容器的缺陷工程石墨烯
材料科学
2016-10-18 v1
摘要
开发高能量和高功率密度的超级电容器（SCs）对于实现下一代储能应用至关重要。纳米碳因其经济性、高比表面积和高稳定性而成为优异的 SC 电极材料。尽管纳米碳具有高空隙理论比表面积并因此具有高双电层电容，但纳米碳-SC 中存储的净能量远低于理论极限，这源于两个固有瓶颈：i）其低量子电容，以及 ii）有限的离子可及表面积。在此，我们证明石墨烯中的缺陷可通过急剧增加量子电容并开辟新通道以促进离子在原本封闭层间空间中的扩散，从而有效缓解这些瓶颈。我们的结果支持 SCs 中新能量范式的出现，其双电层电容超出理论极限达 250%。此外，我们展示了原型缺陷工程体相 SC 器件，其能量密度比最先进的商用 SCs 高 500%，且不牺牲功率密度。
引用
@article{arxiv.1601.05173,
title = {Defect-engineered graphene for bulk supercapacitors with high energy and power densities},
author = {Jingyi Zhu and Anthony S. Childress and Mehmet Karakaya and Anurag Srivastava and Ye Lin and Apparao M. Rao and Ramakrishna Podila},
journal= {arXiv preprint arXiv:1601.05173},
year = {2016}
}
备注
15 pages, 5 figures, and 8 supplemental figures