Microssupercapacitores baseados em grafeno (EG-MSCs) combinam as propriedades distintas do grafeno e as vantagens da configuração do dispositivo planar para maximizar o armazenamento de carga. Portanto, eles podem fornecer dispositivos mais flexíveis, menores e mais finos.
No entanto, a capacidade limitada da dupla camada elétrica do grafeno e a estreita janela de tensão dos eletrólitos aquosos limitam sua aplicação adicional.

Recentemente, uma equipe de pesquisa conjunta liderada pelo Prof. Wu Zhongshuai e Prof. Fu Qiang do Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) da Academia Chinesa de Ciências (CAS) propôs uma estratégia para aumentar a capacitância de MSCs planares baseados em grafeno por eletrólito redox ambipolar de água em sal altamente concentrado (ZnI₂ + ZnCl₂ ).

Este estudo foi publicado em ACS Energy Letters em 19 de abril.

O uso de eletrólitos redox-ativos para aumentar os eletrodos de grafeno é uma estratégia altamente eficiente para aumentar o desempenho capacitivo dos MSCs.

No entanto, mediadores redox relatados anteriormente só podiam oferecer uma certa capacitância para um único eletrodo, levando a uma densidade de energia limitada devido às capacitâncias incomparáveis ​​de dois eletrodos.

Neste estudo, os pesquisadores desenvolveram um novo eletrólito redox ambipolar de água em sal altamente concentrado, onde um mediador ambipolar (ZnI₂ ) poderia oferecer dois pares redox (I ^- /I₂ e Zn/Zn ²⁺ ) nativamente, com armazenamento de carga correspondente.

Essas duas espécies permitiram que dois elétrons fossem oxidados no eletrodo positivo e reduzidos no eletrodo negativo de forma síncrona e individual, oferecendo assim uma grande contribuição pseudocapacitiva para EG-MSCs.

Eles alcançaram alta capacidade volumétrica de 106 mAh/cm ³ , densidade de energia de 111 mWh/cm ³ , e estabilidade de ciclismo a longo prazo com 92,1% de retenção após 5.300 ciclos.

As caracterizações in situ confirmaram que esses bons desempenhos foram atribuídos à autodescarga frustrada ao suprimir a formação e difusão de íons poliiodeto de I₃ ^- e eu₅ ^- .

Além disso, EG-MSCs mostraram desempenho de ciclagem estável a -20 graus Celsius, devido ao ponto de congelamento reduzido da água por fortes interações entre moléculas de água e íons de zinco.

"Este trabalho abre um novo caminho para a introdução de mediadores redox ambipolares em eletrólitos altamente concentrados para MSCs de alto desempenho", disse o Prof. Wu. + Explorar mais

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