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  商業(yè)化碳布（CC）具有高電導(dǎo)率、特殊的孔結(jié)構(gòu)和高的機(jī)械柔性，被作為電活性物質(zhì)的自支撐基質(zhì)廣泛應(yīng)用于各種儲(chǔ)能設(shè)備中。在碳布支撐的電極中，電活性材料通常只負(fù)載在碳布中碳纖維的表面，而無(wú)法填滿碳纖維束中的縫隙及碳纖維束之間的宏觀大孔隙。較低的碳布空間利用率會(huì)限制活性物質(zhì)的負(fù)載量，導(dǎo)致電極的電化學(xué)性能較低。

  為解決這一問(wèn)題，湖南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院鐘文斌教授課題組提出采用一步水熱法將具有3D多級(jí)多孔導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的功能化石墨烯水凝膠(FGH)填滿CC的小縫隙和宏觀大孔隙（FGH/FCC），繼而通過(guò)原位聚合法將木質(zhì)素/聚苯胺(Lig/PANI)水凝膠固定在FGH/FCC中，最終獲得一種新型的集成織物電極(Lig/PANI/FGH/FCC)。該Lig/PANI/FGH/FCC呈現(xiàn)較低的界面電阻及高的電導(dǎo)率，無(wú)需額外的集流體，即可被組裝成對(duì)稱超級(jí)電容器。以1 M H₂SO₄為電解質(zhì)的超級(jí)電容器呈現(xiàn)優(yōu)異的面積電容（1223 mF cm^-2）、能量密度（169.9 μWhcm^-2 at 2 mA cm^-2）及循環(huán)穩(wěn)定性。此外，所組裝的全固態(tài)超級(jí)電容器仍呈現(xiàn)具有競(jìng)爭(zhēng)性的能量密度（160.6 μWh cm^-2 at 1000 μW cm^-2）和優(yōu)異的柔性。這種將多級(jí)多孔導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)錨在宏觀大孔框架的設(shè)計(jì)為在大孔材料基電極中實(shí)現(xiàn)高負(fù)載量和低界面電阻開辟新的道路。

Lig/PANI/FGH/FCC集成電極的制備過(guò)程示意圖及其所組裝的柔性超級(jí)電容器的照片和電化學(xué)性能圖

  該研究成果以“A new strategy for anchoring functionalized graphene hydrogel in carbon cloth network to support lignosulfonate/polyaniline hydrogel as integrated electrodes for flexible high areal-capacitance supercapacitor”為題發(fā)表在《Journal of Materials Chemistry A》(IF=9.931)上。文章的第一作者為博士研究生吳丹，通訊作者為鐘文斌教授。

  文章鏈接：http://dx.doi.org/10.1039/C8TA11153G