Op grafeen gebaseerde micro-supercondensatoren (EG-MSC's) combineren de verschillende eigenschappen van grafeen en de voordelen van een vlakke apparaatconfiguratie om de ladingsopslag te maximaliseren. Daarom kunnen ze flexibelere, kleinere en dunnere apparaten bieden.

De beperkte elektrische dubbellaagscapaciteit van grafeen en het smalle spanningsvenster van waterige elektrolyten beperken echter hun verdere toepassing.

Onlangs heeft een gezamenlijk onderzoeksteam onder leiding van prof. Wu Zhongshuai en prof. Fu Qiang van het Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS) een strategie voorgesteld om de capaciteit van op grafeen gebaseerde vlakke MSC's te vergroten. door sterk geconcentreerde water-in-zout ambipolaire redoxelektrolyt (ZnI₂ + ZnCl₂ ).

Deze studie is gepubliceerd in ACS Energy Letters op 19 april.

Het gebruik van redox-actieve elektrolyten om grafeenelektroden te versterken is een zeer efficiënte strategie om de capacitieve prestaties van MSC's te verbeteren.

Eerder gerapporteerde redoxmediatoren konden echter slechts een bepaalde capaciteit bieden voor een enkele elektrode, wat leidt tot een beperkte energiedichtheid vanwege de ongeëvenaarde capaciteiten van twee elektroden.

In deze studie ontwikkelden de onderzoekers een nieuwe, sterk geconcentreerde water-in-zout ambipolaire redoxelektrolyt waarbij één ambipolaire mediator (ZnI₂ ) zou twee redox-paren kunnen aanbieden (I ^- /I₂ en Zn/Zn ²⁺ ) native, met aangepaste oplaadopslag.

Met deze twee soorten konden twee elektronen synchroon en afzonderlijk worden geoxideerd aan de positieve elektrode en aan de negatieve elektrode worden gereduceerd, waardoor een grote pseudocapacitieve bijdrage voor EG-MSC's werd geboden.

Ze hebben een hoge volumetrische capaciteit gerealiseerd van 106 mAh/cm ³ , energiedichtheid van 111 mWh/cm ³ , en langdurige fietsstabiliteit met 92,1% retentie na 5.300 cycli.

Karakteriseringen in situ bevestigden dat deze goede prestaties werden toegeschreven aan de gefrustreerde zelfontlading door de vorming en diffusie van polyjodide-ionen van I₃ te onderdrukken. ^- en ik₅ ^- .

Bovendien vertoonden EG-MSC's stabiele fietsprestaties bij -20 graden Celsius, dankzij het verlaagde vriespunt van water door sterke interacties tussen watermoleculen en zinkionen.

"Dit werk opent een nieuwe weg voor het introduceren van ambipolaire redoxmediatoren in hooggeconcentreerde elektrolyten voor hoogwaardige MSC's", zei prof. Wu. + Verder verkennen

Onderzoek naar geconjugeerde eenheden in covalente organische structuren voor geoptimaliseerde opslag van lithiumionen