鋰離子電容器中正極的比容量大大低于負(fù)極的比容量，導(dǎo)致器件的能量密度受到限制。為了提高正極的比容量，本文引入氧化還原吩噻嗪，在水熱條件下合成了性能優(yōu)越的吩噻嗪/還原氧化石墨烯復(fù)合正極。由于吩噻嗪產(chǎn)生贗電容，優(yōu)化后的復(fù)合正極在比表面積較低的情況下，放電比容量(0.5 A g
-1下為86.6 mAh g
-1)高于還原氧化石墨烯正極(36.2 mAh g
-1)。此外，該復(fù)合正極在0.5 A g
-1的鋰半電池中表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)性能，在700次循環(huán)結(jié)束時容量保持能力為80.4%。此外，當(dāng)與碳管負(fù)極配對時，所構(gòu)建的鋰離子電容器(114.4 ~ 17.8 Wh kg
-1)比正極中沒有吩噻嗪的器件(57.0 ~ 1.9 Wh kg
-1)具有更大的能量密度。吩噻嗪的引入并沒有降低器件的功率密度。此外，該復(fù)合正極器件具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性，即使在8000次循環(huán)后，容量衰減率也低至12.7%。
圖1. PTZ/rGO復(fù)合材料的合成工藝示意圖。
圖2. (a) rGO和(b) PTZ/ rGO -0.5的SEM圖像。(c) PTZ/rGO-0.5的TEM照片。(d) PTZ/rGO-0.5的EDX光譜。(d) PTZ/rGO-0.5的的EDS元素映射。
圖3. (a)氧化石墨、PTZ、rGO及PTZ/rGO復(fù)合材料的XRD譜圖。(b) PTZ、PTZ/rGO-0.5和rGO的FTIR光譜。rGO與PTZ/rGO復(fù)合材料的(c)氮氣吸附和解吸等溫線和(d)孔徑分布曲線。
圖4. PTZ/rGO-0.5復(fù)合材料的HRXPS光譜:(a)碳1s， (b)氧1s， (c)氮1s和(d)硫2p。
圖5. (a)循環(huán)伏安曲線和(b) PTZ/rGO-0.5復(fù)合材料的恒流充放電曲線。PTZ、rGO和PTZ/ rGO復(fù)合材料的(c)循環(huán)壽命和(d)倍率性能。
圖6. PTZ/rGO-0.5正極的電化學(xué)動力學(xué)分析:(a) 0.6-1.4 mV s
-1掃描速率下的循環(huán)伏安圖，(b)基于正極/負(fù)極電流響應(yīng)的log(i)-log(v)關(guān)系，(c)基于1mv s
-1循環(huán)伏安曲線的動力學(xué)分析(電容貢獻(xiàn)通過黃色陰影部分顯示)，(d)不同掃描速率下擴(kuò)散控制和電容貢獻(xiàn)的百分比。
圖7. (a)循環(huán)伏安曲線，(b) GCD曲線，(c)循環(huán)壽命，(d)CT負(fù)極的倍率性能。
圖8. CT//PTZ/rGO-0.5 LIC的(a)CV圖和(b) GCD圖。CT//PTZ/rGO-0.5和CT//rGO LICs的(c)Ragone圖和(d)循環(huán)穩(wěn)定性。
相關(guān)研究成果由華僑大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院、福建省光電功能材料重點實驗室、友好功能材料教育部工程研究中心Jiao-Juan Chen等人于2022年發(fā)表在Electrochimica Acta (https://doi.org/10.1016/j.electacta.2022.141340)上。原文：Phenothiazine/reduced graphene oxide composite as a pseudocapacitive cathode for lithium ion capacitors。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號
