微型超级电容器是有前途的储能设备，可以补充甚至替代可穿戴和可拉伸微电子设备中的锂离子电池。但是，它们通常具有较低的能量密度和有限的机械拉伸性。在这里，我们报告基于混合电极的多合一平面微型超级电容器阵列（MSCAs），超薄ZnP纳米片锚固在3D激光诱导的石墨烯泡沫（ZnP@LIG）上，排列在岛-桥设备体系结构中。具有大比表面积的混合电极表现出出色的离子电导率，在1 A g^-1时具有1425 F g^-1（7.125 F cm^-2）的高质量（面积）电容以及长期稳定性。除了高能量密度（245 mWh cm⁻²）和功率密度（145 mWh cm⁻²时为12.50 mW kg⁻¹）之外，具有出色循环稳定性的MSCA还通过串联和并联连接提供了可调的电压和电流，输出岛-桥设计中的MSC单元，也使系统可逆地拉伸到100％。同时，通过UV-vis吸收光谱验证的理论计算部分表明，提高的电容量和倍率性能可能是由于在赝电容非层状超薄ZnP纳米片上电导率和吸附离子数量的提高（Na₂SO₄水溶液中的Na⁺和PVA/KCl凝胶电解质中的K⁺）引起的。将多合一可拉伸MSCA与可折叠的Au基摩擦纳米发电机和可拉伸的可折叠石墨烯基应变传感器集成在一起，展示了一种自供电的可拉伸系统。电子材料和设备体系结构的耦合设计原理为开发高性能可穿戴/可拉伸储能设备和用于未来生物集成电子产品的自供电可拉伸系统提供了一种有前途的方法。
 
  
Figure 1. 基于混合电极的多合一可拉伸微超级电容器阵列（MSCA）的合成过程和光学图像，超薄ZnP纳米片锚固在岛桥布局中的3D激光诱导石墨烯泡沫（LIG）上。
Synthesis process and optical images of an all-in-one stretchable microsupercapacitor arrays (MSCAs) based on hybrid electrodes with ultrathin ZnP nanosheets anchored on 3D laser-induced graphene foams (LIG) configured in an island-bridge layout.
 
 
Figure 2. ZnP@LIG纳米复合材料的形态和结构表征。
 
  
Figure 3. ZnP@LIG纳米复合材料的结构和电子性能。
 
 
Figure 4. ZnO和ZnP纳米片的电子结构和紫外可见吸收光谱
 
  
Figure 5. ZnP@LIG电极的电化学性能。
 
 
Figure 6. 基于ZnP@LIG电极的多合一平面MSC的电化学性能
 
         相关研究成果于2021年由福建闽江学院Cheng Zhang课题组，发表在Nano Energy（https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.105609）上。原文：High-energy all-in-one stretchable micro-supercapacitor arrays based on 3D laser-induced graphene foams decorated with mesoporous ZnP nanosheets for self-powered stretchable systems。

转自《石墨烯杂志》公众号