前沿透视：三维互联石墨烯卷超高倍率锂离子电容器

来源：今日新材料

电极的材料选择及巧妙的结构设计对构建高性能的电化学储能器件具有重要意义。三维导电网络对均匀负载良好分散的活性纳米结构尤为重要，同时也能够为纳米活性物质提供三维快速的电子和离子传输通道。一维石墨烯卷继承了石墨烯优异的电学性能，具有一维材料的一些性能，如表面积比大、载流子迁移率高、自聚集受限、机械强度高等。此外，与表面无缝的碳纳米管相比，石墨烯卷在端口和边缘处呈开口状，这更有利于电解液的渗透和离子的迁移。石墨烯卷是一种良好的自支撑电极框架，这种自支撑结构可通过省去非电化学活性元件（包括电流收集体、导电剂和粘合剂）以提高储能器件的能量密度和功率密度。因此，利用石墨烯卷作为导电骨架原位负载过渡金属氧化物纳米颗粒，不仅能够避免纳米颗粒因团聚而导致的活性物质利用受限问题，而且为解决金属氧化物负极材料体系存在的电子传输能力差以及因体积效应而导致的结构和界面稳定性欠佳等问题提供了解决方案。

近日，该组博士生陈鹏辉在中科院院士、物理所研究员解思深和研究员周维亚的指导下，与该组高级工程师王艳春、博士生李少青、博士肖卓建和陈辉亮等人，进一步拓展了石墨烯卷网络在电化学储能领域的应用。研究人员通过将离子与石墨烯片层进行静电吸附，并结合冰晶模板法和冷冻干燥技术，设计并制备出一种在三维互连石墨烯卷导电网络上原位生长MnO纳米颗粒的超高倍率自支撑储锂负极；通过调控氧化石墨烯浓度，实现了产物中石墨烯由一维卷状向二维片层状的转变。

文献链接：
In situ anchoring MnO nanoparticles on self-supported 3D interconnected graphene scroll framework: A fast kinetics boosted ultrahigh-rate anode for Li-ion capacitor，Energy Storage Materials，2020
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2405829720303330

原文链接：
https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzUyMDY1MDkyMw==&mid=2247513491&idx=4&sn=a3f61404d72ee085c327b4fd5937bbe9&chksm=f9e5dc57ce9255412361d7c55dcb931aeafeebceba1df8d6190bf669bbd55297efad36077bb1&mpshare=1&scene=1&srcid=1219gPv1JPfueKz82JTTc3Kj&sharer_sharetime=1608377420825&sharer_shareid=bd42e2ca4eac38ac75396775af17670f&exportkey=AQsL%2BJfovKhmE54ZxPRNn2c%3D&pass_ticket=7X%2F1vZsRDPbL1wkUiXvD5t8eJfxXpAnEbxr%2BgAPcGSpbMMY9jmvsB%2BZ660JK6qRC&wx_header=0#rd