首先制作了3D-rGO/OCNTF 层状结构,然后将 MnO2 和 Fe2O3 分别脉冲电沉积到三维多孔石墨烯网络和 OCNTF 内部。因此,它们被限制为纳米级颗粒,并通过石墨烯和OCNTF连接在一起。将作为阴极的OCNTF/3D-rGO/MnO2与作为阳极的OCNTF/3D-rGO/Fe2O3与羧甲基纤维素钠(CMC)-Na2SO4 凝胶电解质组装在一起,产生了线状全固态 FASC,其比电容高达 59.2 F-cm-3(171 mF-cm-2),能量密度高达 26.7 mWh-cm-3。获得的 FASC 器件还显示出良好的灵活性和可循环性,使其成为可穿戴电子设备的理想电源。
图4. (a) 在0至1.8V之间的不同扫描速率下测量的原样制造的 FASC 器件的 CV 曲线 V 之间的不同电流密度下测量的原样制造的 FASC 器件的 GCD 曲线;
(c) 根据 GCD 曲线计算出的水性和凝胶电解质 FASC 器件的体积比电容和面积比电容与电流密度的函数关系。
(k) 显示两个并联的 FASC 器件在弯曲状态下驱动红色 LED 的照片(左);线状 FASC 电路板充电装置的照片(右)。
综上所述,作者通过简便的电沉积方法成功制备了高性能的OCNTF/3D-rGO/TMO电极丝,该电极丝由OCNTF内核和分别包覆有MnO2和Fe2O3 NPs的三维石墨烯网络鞘组成。在 OCNTF 上形成的三维石墨烯结构不仅具有高导电性和高比表面积的骨架,而且在 OCNTF 表面形成了大量纳米级空隙,这两种特性都有利于纳米级 TMO 的沉积。三维结构还增加了电解离子的可及性,缩短了扩散路径。由于结构优越,线状全固态 FASC 的最大工作电压为 1.80 V,比电容高达 59.2 F-cm-3(171 mF-cm-2),能量密度高达 26.7 mWh-cm-3。此外,所获得的 FASC 器件还具有良好的灵活性和长期循环性。这项工作证明了纳米碳分层架构设计在开发用于各种可穿戴电子设备的高性能TMO基FASC方面的巨大潜力。