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华侨大学材料科学与工程学院、福建省光电功能材料重点实验室、友好功能材料教育部工程研究中心Jiao-Juan Chen等--吩噻嗪/还原氧化石墨烯复合材料作为锂离子电容器的赝电容正极
       锂离子电容器中正极的比容量大大低于负极的比容量,导致器件的能量密度受到限制。为了提高正极的比容量,本文引入氧化还原吩噻嗪,在水热条件下合成了性能优越的吩噻嗪/还原氧化石墨烯复合正极。由于吩噻嗪产生赝电容,优化后的复合正极在比表面积较低的情况下,放电比容量(0.5 A g-1下为86.6 mAh g-1)高于还原氧化石墨烯正极(36.2 mAh g-1)。此外,该复合正极在0.5 A g-1的锂半电池中表现出优异的循环性能,在700次循环结束时容量保持能力为80.4%。此外,当与碳管负极配对时,所构建的锂离子电容器(114.4 ~ 17.8 Wh kg-1)比正极中没有吩噻嗪的器件(57.0 ~ 1.9 Wh kg-1)具有更大的能量密度。吩噻嗪的引入并没有降低器件的功率密度。此外,该复合正极器件具有良好的循环稳定性,即使在8000次循环后,容量衰减率也低至12.7%。
 
图1. PTZ/rGO复合材料的合成工艺示意图。
 
图2. (a) rGO和(b) PTZ/ rGO -0.5的SEM图像。(c) PTZ/rGO-0.5的TEM照片。(d) PTZ/rGO-0.5的EDX光谱。(d) PTZ/rGO-0.5的的EDS元素映射。
 
图3. (a)氧化石墨、PTZ、rGO及PTZ/rGO复合材料的XRD谱图。(b) PTZ、PTZ/rGO-0.5和rGO的FTIR光谱。rGO与PTZ/rGO复合材料的(c)氮气吸附和解吸等温线和(d)孔径分布曲线。
 
图4. PTZ/rGO-0.5复合材料的HRXPS光谱:(a)碳1s, (b)氧1s, (c)氮1s和(d)硫2p。
 
图5. (a)循环伏安曲线和(b) PTZ/rGO-0.5复合材料的恒流充放电曲线。PTZ、rGO和PTZ/ rGO复合材料的(c)循环寿命和(d)倍率性能。
 
图6. PTZ/rGO-0.5正极的电化学动力学分析:(a) 0.6-1.4 mV s-1扫描速率下的循环伏安图,(b)基于正极/负极电流响应的log(i)-log(v)关系,(c)基于1mv s-1循环伏安曲线的动力学分析(电容贡献通过黄色阴影部分显示),(d)不同扫描速率下扩散控制和电容贡献的百分比。
 
图7. (a)循环伏安曲线,(b) GCD曲线,(c)循环寿命,(d)CT负极的倍率性能。
 
图8. CT//PTZ/rGO-0.5 LIC的(a)CV图和(b) GCD图。CT//PTZ/rGO-0.5和CT//rGO LICs的(c)Ragone图和(d)循环稳定性。

       相关研究成果由华侨大学材料科学与工程学院、福建省光电功能材料重点实验室、友好功能材料教育部工程研究中心Jiao-Juan Chen等人于2022年发表在Electrochimica Acta (https://doi.org/10.1016/j.electacta.2022.141340)上。原文:Phenothiazine/reduced graphene oxide composite as a pseudocapacitive cathode for lithium ion capacitors。

转自《石墨烯研究》公众号
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