西科大等《ChemistrySelect》：电化学沉积法制备柔性石墨烯纸/MnO-2集成的复合电极作为柔性超级电容器

柔性电极是制造可穿戴超级电容器的关键部件。本文，Xi'an Research Institute of High Technology 的Dr. Gu Liu*（第一作者）与西安科技大学Prof. Shanxin Xiong等研究人员在《ChemistrySelect》期刊发表名为“Fabrication of Flexible Graphene Paper/MnO2 Composite Supercapacitor Electrode through Electrodeposition of MnO2 Nanoparticles on Graphene Paper”的论文，研究提出了一种快速方便的方法，通过简单的一步法大规模制备石墨烯纸（GP）作为柔性集流体。通过电化学沉积方法获得了GP和MnO2集成的复合电极作为柔性超级电容器，无需使用粘合剂或导电剂。

电极的基板（GP）不仅提供机械强度，而且有助于储能能力。MnO 2沉积在GP表面的纳米颗粒进一步提高了复合材料的电化学性能。在 1 A/g 的电流密度下，纯GP可以提供184F/g 的比电容。在1A/g的电流密度下，沉积时间为30 s的GP/MnO 2复合材料的比电容高达410 F/g。这里介绍的方法显示出在实际储能设备中开发柔性电极材料的巨大潜力。

图1、用HI还原GO制备GP的过程。

图2、GP-1 (a)、GP-3 (b) 和 GP-5 (c) 的 SEM 图像。

图3、(a) 放大制备的GP 。(b)具有良好柔韧性的1×5 cm 2 GP 片材。

图4、沉积时间分别为 10 s (a)、30 s (b) 和 50 s (c)的 GP/MnO 2复合材料的SEM 图像。

图5、GP、MnO 2和GP/MnO 2复合材料的FTIR光谱(a)、拉曼光谱(b) 。

图6、在1A/g电流密度下，(a) 不同沉积时间的复合电极材料，(b) MnO 2、GP/MnO 2和 GP 的GCD 曲线。(c) 不同电流密度下单一材料和复合电极材料的比电容。(d) GP/MnO 2 -30s 复合电极材料在5 A/g电流密度下长期充放电过程中的循环稳定性。(e) 具有不同沉积时间的复合电极材料的奈奎斯特图。

总之，通过简单的一步还原方法制备了轻量级 (0.2 g/cm 3 )、高电导率 (16 Ω/sq)的 GP。通过电化学沉积，成功制备了GP/MnO 2复合材料。综上所述，这种方便和大规模的方法为生产高性能和低成本电极材料，用于储能设备应用提供了一种有效且有前景的方法。