Süper Kapasitörler İçin Bağlayıcısız Nikel İçeren Grafen Köpük Elektrotunun Tek Adımda Hazırlanması

Çevre dostu ve yenilenebilir enerji depolama kaynakları olarak süper kapasitörler (SC'ler), uzun ömürleri ve nispeten yüksek güç yoğunlukları nedeniyle dikkatleri üzerine çekmiştir. Tipik bir süper kapasitör, iyon ileten bir elektrolit [1] ile ayrılan pozitif ve negatif elektrotlar içerir. SC'lerin temel bir bileşeni olan elektrotlar, aktif malzemenin polimer bağlayıcı ve yüksek iletken katkı maddesi ile karıştırılmasını gerektiren bulamaç döküm yöntemiyle hazırlanır. İletken (veya gözenekli) katkı maddelerinin işlevi, elektrot malzemesi ile akım toplayıcı arasındaki arayüz bağlantısını iyileştirerek cihazın düşük seri direncini sağlamaktır. Bununla birlikte, katkı maddeleri ve yalıtkan bağlayıcılar, hacim kaybına ve elektrotların nispeten daha düşük hacimsel ve gravimetrik kapasitansına neden olan aktif malzemenin agregasyonu veya tıkanması gibi bazı dezavantajlara sahiptir [2,3]. Karbonlu malzemeler, metal oksitler/hidroksitler ve iletken polimerler, SC uygulamaları için en yaygın üç elektrot malzemesi türüdür. Grafen bazlı kompozitler, yüksek yüzey alanı (2630 m2g− 1'e kadar teorik yüzey alanı), yüksek elektronik iletkenlik gibi özel özelliklerinden dolayı çeşitli enerji depolama teknolojilerinde (süper kapasitörler, Li-ion piller ....) yaygın olarak kullanılmaktadır. ve mükemmel termal kararlılık ve mekanik esneklik [4–7]. Bununla birlikte, grafen nanotabakalar, güçlü ara katman π-π istiflenmesi ve van der Waals etkileşimleri nedeniyle topaklanmalar oluşturma ve yeniden grafite istiflenme eğilimindedir; bu da erişilebilir yüzey alanının azalmasına ve sınırlı bir elektrolit iyonu difüzyon hızına neden olur [4,7]. Bu sorunun üstesinden gelmek için, bazı diğer karbon bazlı malzemeler (karbon nanotüp (CNT), karbon siyahı (CB), vb.) veya metal oksit/hidroksitler nanopartiküller ((Ni(OH)2, Fe2O3, MnO2, vb.) eklenmiştir.