微型化的电化学储能设备，例如微型超级电容器（MSCs），具有量身定制的性能，以及轻巧、小型化、灵活性和出色集成度的多样化外形，对于将智能电源统一化的电子设备来说是非常必要的。尽管取得了很大的进步，但结合高集成度和高体积性能的MSCs的制造仍未解决。本文中，我们开发了一种简单、快速且可扩展的策略，通过一种有效的新型连续离心涂覆技术来制造基于石墨烯的高度集成的MSCs。值得注意的是，所得的高导电性石墨烯薄膜不仅可以充当图案化的微电极，而且还可以充当无金属的集电器和互连件，赋予模块化MSCs高度的完整性、出色的柔韧性、定制的电压和电容输出以及出色的性能均匀性。更重要的是，在连续离心涂覆过程中产生的强大离心力和剪切力导致石墨烯薄膜具有高取向性、致密性和堆积密度，从而贡献了约31.8 F cm^-3的优异体积电容和约2.8 mWh cm^-3的体积能密度，超过了大多数报告的集成MSCs。因此，我们的工作为集成MSCs的简单、可扩展的制造铺平了道路，并为新一代电子设备提供独立微型电源带来了广阔的发展空间。
 
  
Figure 1. （a）通过MCCC策略制造集成MSCs的示意图。图案化的GO-PH1000薄膜（b）和rGO-PH1000薄膜（c）的照片。
 
 
Figure 2. GO纳米片、GO-PH1000膜和rGO-PH1000膜的表征。（a）GO纳米片的TEM图像。GO纳米片的（b）AFM图像和（c）高度轮廓。rGO-PH1000膜的（d）俯视图和（e）横截面SEM图像。（f）XRD图案。（g）XPS光谱。
 
  
Figure 3. 单个MCCC-MSC的电化学性能。（a,b）MCCC-MSCs的CV曲线。（c）MCCC-MSCs的体积电容。（d）GCD曲线。（e）MCCC-MSCs的长期循环稳定性。插图：循环测试期间的典型GCD曲线。（f）MCCC-MSCs和一些市售储能设备的Ragone图。
 
  
Figure 4. MCCC-MSCs的集成和灵活性。（a）串联连接条件下，串联MCCC-MSCs的电池从1到10的CV曲线。（b）串联MCCC-MSCs的输出电压和电容与串联电池数量的关系。（c）串联MCCC-MSCs从1到10个串联连接的电池的GCD图。（d）在不同的弯曲状态下，串联连接10个串联MCCC-MSCs电池的照片。（e）在不同弯曲状态下，串联连接10个串联MCCC-MSCs电池的电容保持率。插图：CV曲线。（f）处于弯曲状态的串联MCCC-MSCs为LCD供电的照片。（g）在叠置的弯曲和扭曲状态下，串联MCCC-MSCs的照片，以及（h）相应CV曲线。
 
        相关研究成果于2021年由中国科学院Zhong-Shuai Wu课题组，发表在Journal of Energy Chemistry（https://doi.org/10.1016/j.jechem.2020.04.064）上。原文：Scalable and fast fabrication of graphene integrated microsupercapacitors with remarkable volumetric capacitance and flexibility through continuous centrifugal coating。

转自《石墨烯杂志》公众号