聚氨酸和碳基复合材料的增材制造用于储能
Niwat Hemha1, Jessada Khajonrit2, Wiwat Nuansing1,3
1School of Physics, Institute of Science, Suranaree University of Technology, Nakhon Ratchasima 30000, Thailand.
Polymers
|December 17, 2024
概括
研究人员为先进的超级电容器开发了3D打印的用聚氨 (PANI) 涂层的减少氧化石墨烯 (rGO) 电极. 新型PANI/rGO复合电极显示出有前途的储能能力和稳定性,可用于未来的应用.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 超级电容器对于便携式电子产品和电动汽车的储能至关重要.
- 在不牺牲性能的情况下提高超级电容器的能量密度是一个关键的挑战.
- 减少的石墨烯氧化物 (rGO) 和聚氨 (PANI) 是超级电容电极的有希望的材料.
研究的目的:
- 开发新的3D打印的减少氧化石墨烯 (rGO) 电极,涂上聚氨 (PANI).
- 为了提高超级电容器的电化学特性和能量密度.
- 研究电极架构和PANI涂层对性能的影响.
主要方法:
- 使用控制厚度 (4-24层) 的直接墨水写作 (DIW) 制造rGO电极.
- 用rGO,纤维素酸 (CA) 和来优化油墨配方.
- 通过化学氧化聚合物 (COP) 应用PANI涂层,最多有五个循环.
- 使用循环电量计 (CV),静电充/放电 (GCD) 和电化学阻抗光谱 (EIS) 的电化学表征.
主要成果:
- 最佳的配置是12层rGO电极,具有3个PANI沉积周期,产生高面积电容84.32mF/cm2.
- 较厚的电极 (≥16层) 由于离子扩散限制,性能降低.
- PANI/rGO复合电极表现出极好的循环稳定性,在1500个循环后保持超过80%的电容.
结论:
- 3D打印的PANI/rGO电极为高性能超级电容器提供了一个可扩展的方法.
- 通过DIW实现的可定制架构可以根据特定的储能需求量身定制.
- 这项研究强调了复合材料在下一代储能设备中的潜力.
