科学家剥离出超级电容器石墨烯复合膜

近年来，锂电池柔性、微型动力贮存设备因为其柔韧和简便等特色，在可穿戴电子设备、智能皮肤和便携式智能手机等方面展现出巨大的使用远景。其间，柔性的全固态超级电容器具有结构简略、制造便利、功率密度高、充放电快速、以及循环寿命长等长处，成为了动力贮存器材的研讨要点。

目前，全固态超级电容器首要包括两种结构：传统的三明治结构的固态超级电容器和平面结构的微型超级电容器。而高功能的超级电容器的电极资料需求有较好的电化学稳定性、较高的电导率和优异的电容功能。

作为一种新式的过渡金属碳化物（一个过渡金属和一个第三或第四族的元素（如Al, Ge, Si等）以及碳或氮元素组成的化合物），MXene（如Ti3C2Tx）因其特有的二维层状结构、较高的导电性以及化学稳定性和热稳定性，广泛地使用在锂离子电池、超级电容器和电催化反响中。但是研讨发现，MXene的尺寸（≈200 nm）相对较小，不利于构建高功能、柔性的大面积薄膜型全固态超级电容器电极。

德累斯顿工业大学冯新亮教授，庄小东博士和中国科学院长春使用化学研讨所牛利研讨员（一起通讯作者）以此为着眼点，协作制备了根据MXene和电化学剥离的石墨烯纳米复合物薄膜电极，并将其使用到传统的固态超级电容器和平面的微型超级电容器中。

该复合膜具有两方面的优势：其一，电化学剥离的高质量的石墨烯层能够作为整个膜电极的机械支架，进一步的增强膜电极全体的柔性、稳定性和长程导电性；其二，MXene纳米片穿插在石墨烯片层之间，能够供给很多的层距离，有利于充放电过程中离子的快速嵌入和脱嵌。

得到的膜电极在组装成传统对称柔性超级电容器后，在0.1 A cm-3的电流密度时，其体积电容高达216 F cm-3，一起在2500次充、放电循环后，比容量仍能坚持85.2%。别的，经过掩膜版喷涂溶液相的MXene/电化学剥离石墨烯墨水制备的叉指状微型超级电容器，在5 mV s-1的循环伏安扫描速度下，其面积电容和体积电容别离高达3.26 mF cm-2和33 F cm-3，这些功能指标高于目前大部分同类文献所报导的数值。

随后，对此微超级电容器进行弯折的柔性状态下进行循环测验，在2500次循环充放电之后，其电容功能仍然能够坚持82%。值得重视的是，在该作业中，我们使用克己的电化学剥离设备制备出的电剥离石墨烯具有高产率，高碳氧比和高分散性等特色。

该作业经过电极结构的优化规划，使用简略的方法制备了高功能的超级电容器电极资料，这为制备低成本、高效率的柔性储能器材拓荒了一条新思路。