SCMs|基于PPy:PSS纳米纤维素复合材料的高性能柔性独立导电纳米纸用于超级电容器

作为柔性超级电容器的核心部件，柔性电极对柔性超级电容器的性能有着关键的影响。聚吡咯（PPy）作为一种导电聚合物，由于其成本低、环境友好、制备简便、良好的氧化还原性能和高理论比电容而被广泛应用于超级电容器的电极材料。然而，PPy的导电性差、在普通溶剂中溶解度低以及结构不稳定限制了它的实际应用。

近日，阿拉巴马大学王瑞刚副教授和奥本大学张新宇教授等人在Science China Materials发表研究论文，通过低成本、简单、快速的真空过滤方法首次成功制备了一种独立的、无粘合剂的柔性聚吡咯：聚磺苯乙烯/纤维素纳米纸电极（PPy:PSS/CNP）。

本文要点：

1) 多层结构的纤维素纳米纸具有较高的表面积和良好的机械强度，不仅提供了高的电活性区域，缩短了电解质离子的扩散距离，而且还阻止了PPy在充电/放电过程中的体积膨胀/收缩。

2) 优化后的PPy:PSS/CNP在10 mV s^-1时表现出3.8 F cm^-2（对应于475 F cm^-3和240 F g^-1）的高比电容和良好的循环稳定性（在5000次循环后有80.9%的电容保持率）。

3) PPy:PSS/CNP在不同弯曲角度下的循环伏安曲线表明电极具有突出的柔韧性和电化学稳定性。

4) 此外，组装的对称超级电容器器件在功率密度为4.4 mW cm^-2（550 mW cm^-3）的情况下，提供了122 µW h cm^-2（15 W h cm^-3）的高面积能量密度，这个值优于其他基于纤维素电极材料制备的器件。

PPy:PSS/CNP电极结合了高电容性能、灵活性、易于制造和廉价多个优势，为开发下一代绿色、经济便携式和可穿戴电子产品提供了巨大潜力。

文章信息

Liang, Y., Wei, Z., Wang, H., et al. Flexible freestanding conductive nanopaper based on PPy:PSS nanocellulose composite for supercapacitors with high performance. Sci. China Mater. (2022).https://doi.org/10.1007/s40843-022-2225-x

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