Les micro-supercondensateurs à base de graphène (EG-MSC) combinent les propriétés distinctes du graphène et les avantages de la configuration de dispositif planaire pour maximiser le stockage de charge. Par conséquent, ils peuvent fournir des dispositifs plus flexibles, plus petits et plus fins.

Cependant, la capacité limitée de la double couche électrique du graphène et la fenêtre de tension étroite des électrolytes aqueux limitent leur application ultérieure.

Récemment, une équipe de recherche conjointe dirigée par le professeur Wu Zhongshuai et le professeur Fu Qiang du Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) de l'Académie chinoise des sciences (CAS) a proposé une stratégie pour augmenter la capacité des MSC planaires à base de graphène. par électrolyte redox ambipolaire eau-dans-sel hautement concentré (ZnI₂ + ZnCl₂ ).

Cette étude a été publiée dans ACS Energy Letters le 19 avril.

L'utilisation d'électrolytes redox-actifs pour booster les électrodes de graphène est une stratégie très efficace pour augmenter les performances capacitives des MSC.

Cependant, les médiateurs redox signalés précédemment ne pouvaient offrir qu'une certaine capacité pour une seule électrode, ce qui entraînait une densité d'énergie limitée en raison des capacités inégalées de deux électrodes.

Dans cette étude, les chercheurs ont développé un nouvel électrolyte redox ambipolaire eau-dans-sel hautement concentré où un médiateur ambipolaire (ZnI₂ ) pourrait offrir deux couples redox (I ^- /I₂ et Zn/Zn ²⁺ ) nativement, avec un stockage de charge adapté.

Ces deux espèces ont permis à deux électrons d'être oxydés à l'électrode positive et d'être réduits à l'électrode négative de manière synchrone et individuelle, offrant ainsi une contribution pseudo-capacitive importante pour les EG-MSC.

Ils ont réalisé une capacité volumétrique élevée de 106 mAh/cm ³ , densité d'énergie de 111 mWh/cm ³ , et une stabilité de cycle à long terme avec une rétention de 92,1 % après 5 300 cycles.

Les caractérisations in situ ont confirmé que ces bonnes performances étaient attribuées à l'autodécharge frustrée en supprimant la formation et la diffusion des ions polyiodure de I₃ ^- et moi₅ ^- .

De plus, les EG-MSC ont montré des performances de cyclage stables à -20 degrés Celsius, en raison du point de congélation réduit de l'eau par de fortes interactions entre les molécules d'eau et les ions zinc.

"Ce travail ouvre une nouvelle voie pour introduire des médiateurs redox ambipolaires dans des électrolytes hautement concentrés pour les MSC hautes performances", a déclaré le professeur Wu. + Explorer plus loin

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