Figura 1. Ilustración esquemática para el proceso mejorado de crecimiento inductor de láser de estructuras de grafeno 3D ultra gruesas con poros jerárquicos. Crédito:LI Nian
Recientemente, un grupo de investigación dirigido por el profesor Wang Zhenyang del Instituto de Física del Estado Sólido de los Institutos de Ciencias Físicas de Hefei (HFIPS) informó sobre un método novedoso para preparar supercondensadores de alto rendimiento con una densidad de almacenamiento de energía ultra alta.
La construcción de estructuras de grafeno 3-D con rutas de transporte de iones ricos y de ultra grosor es de gran importancia para la aplicación práctica de los supercondensadores de grafeno. Sin embargo, en electrodos más gruesos, la capacidad global de almacenamiento de energía está limitada por el suministro insuficiente de iones a la superficie del material del electrodo y las malas propiedades de transporte de electrones.
En este trabajo, armazones de grafeno 3-D ultragruesos inducidos por láser, con espesores de hasta 320 μm, se cultivaron directamente sobre la poliimida sintetizada optimizando la sensibilidad térmica de la poliimida para aumentar la profundidad de penetración del láser. Por lo tanto, Se obtuvieron poros jerárquicos debido a la rápida liberación de productos gaseosos durante la radiación láser, lo que facilitó el transporte de iones rápido.
Esta nueva estructura equilibró bien la contradicción entre el grosor del electrodo y el transporte rápido de iones. Se introdujo además polipirrol pseudocapacitivo en los marcos de grafeno para preparar electrodos compuestos, que muestran capacitancias específicas de hasta 2412,2 mF cm -2 a 0,5 mA cm -2 .
Fig. 2. Caracterizaciones de morfología y estructura de las estructuras de grafeno 3D ultragrueso. Crédito:LI Nian
Respectivamente, Se construyeron micro-supercondensadores flexibles de estado sólido con una alta densidad de energía de 134,4 μWh cm -2 a una densidad de potencia de 325 μW cm -2 .
Estos resultados muestran que estos electrodos de grafeno ultra gruesos tienen un gran potencial en la aplicación de supercondensadores que prometen una alta densidad de almacenamiento de energía.
Fig. 3. Rendimiento electroquímico de los supercondensadores. Crédito:LI Nian
