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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，無需額外的集流體，即可被組裝成對稱超級電容器。以1 M H₂SO₄為電解質(zhì)的超級電容器呈現(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)超級電容器仍呈現(xiàn)具有競爭性的能量密度（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集成電極的制備過程示意圖及其所組裝的柔性超級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