曲阜师范大学Bingqiang Cao课题组--超薄多孔还原氧化石墨烯/Ni(吡啶甲酸)2纸用于柔性电池-超级电容器混合设备

金属有机骨架作为一种有希望用于电化学能量存储的电极材料引起了极大的兴趣，这是因为它们的多孔骨架有利于电解质离子扩散，以实现金属离子的可逆氧化还原反应，但通常具有导电性差和堆积密度低的缺点，倍率性能和体积电容还有待提升。我们报告了一种新型的柔性电池-超级电容器混合（BSH）设备，该设备基于有孔的还原氧化石墨烯（HRGO）负极和HRGO/Ni(吡啶甲酸)₂（Ni(PA)₂）正极。通过水热法用硝酸蚀刻RGO而获得的HRGO具有丰富的微孔，有利于电解质离子快速扩散。通过在HRGO上吸附Ni²⁺络合物以及HRGO/Ni²⁺络合物的水热过程制备的超薄层状HRGO/Ni(PA)₂纸可以在1 A g^-1和1 A cm^-3下提供738 F g^-1和747 F cm^-3的重量和体积电容。组装好的柔性BSH器件可提供67.1 F cm^-3（在0.79 A cm^-3时）的体积电容，倍率能力为80％（从0.79 A cm^-3到7.9 A cm^-3），23.7 Wh L^-1（在632 W L^-1时）的能量密度，83.3％（10,000次循环后）的循环稳定性，为开发高容量柔性储能装置开辟了新途径。

Figure 1. 基于HRGO / Ni（PA）2阴极和HRGO阳极的柔性BSH装置的示意图。

Schematic illustration of a flexible BSH device based on the HRGO/Ni(PA)2 cathode and the HRGO anode.

Figure 2. HRGO/Ni(PA)₂纸的形貌表征

Figure 3. 在1 M KOH中通过三电极测试评估HRGO/Ni(PA)₂电极的电化学性能。

Figure 4. 基于HRGO/Ni(PA)₂-1正极和HRGO负极组装的BSH装置，及其电化学评估。

Figure 5. HRGO/Ni(PA)₂-1//HRGO设备的电化学性能。

相关研究成果于2020年由曲阜师范大学Bingqiang Cao课题组，发表在Chemical Engineering Journal（doi.org/10.1016/j.cej.2020.127302）上。原文：Ultrathin holey reduced graphene oxide/Ni(picolinic acid)₂ papers for flexible battery-supercapacitor hybrid devices。