加拿大皇后大学石墨烯集成功能技术(GIFT)研究小组的研究人员开发了一种新型石墨烯柔性混合电池-超级电容器装置。
混合电池/超级电容器的结构图像
该装置由高比表面积电极与电解质组合而成，电解质中含有可以两种以上氧化状态存在的氧化还原物质。该装置的两个初始相等的半电池由包覆钒离子的还原氧化石墨烯水凝胶组成，该水凝胶采用单步法合成。
在充电过程中，钒离子的氧化状态发生变化，产生两个电势不同的半电池，大大增加了能量密度。最大可达225mAhg?1，比同类无钒石墨烯水凝胶超级电容器高出约8倍，但静电充电时间仅翻倍。
作为一个超级电容器，它保持95%的初始电容超过1000循环。对于电池来说，损耗更大，只能保持大约50%的初始容量。然而，这些损失在电池运行期间几乎可以完全恢复电力措施。
该团队提到，钒离子的加入也改善了该设备的自放电特性。此外，自放电不会永久损坏混合装置，因为两个半电池最初由相同的钒石墨烯水凝胶组成，放电使其恢复到初始状态。
研究人员设计了一种简便的方法来合成具有钒离子氧化还原活性和高表面面积的三维石墨烯框架的杂化钒-石墨烯水凝胶。
根据工作电流密度的不同，该装置可以作为电池、超级电容器或混合电源运行。它独特的动力处理能力使它适合广泛的应用。
在未来的工作中，该团队计划通过优化一步合成钒石墨烯-水凝胶的方法，进一步提高该装置的能量密度。
