A stretchable, high-voltage and biobased microsupercapacitor using laser induced graphene/MnOx electrodes on cotton cloth

材料科学 超级电容器 石墨烯 功率密度 假电容 电极 光电子学 纳米技术 基质(水族馆) 电容 复合材料 功率(物理) 化学 物理 物理化学 量子力学 海洋学 地质学
作者
Longsheng Lu,Duankang Zhang,Yingxi Xie,Wentao Wang
出处
期刊:Journal of energy storage [Elsevier]
卷期号:51: 104458-104458 被引量:21
标识
DOI:10.1016/j.est.2022.104458
摘要

The rapid development of wearable electronics has put forward a great demand for flexible microsupercapacitors (MSCs) that can work normally under extreme deformation, but its green, efficient and pollution-free manufacturing is still a daunting challenge. Here, natural cotton cloth is pre‑carbonized as the precursor and coated with gelatin-mediated manganese (Mn) ion ink for CO2 laser scribing. A biobased laser-induced graphene/manganese oxide (LIG/MnOx) MSC is assembled on a cardboard substrate, showing an areal capacitance of 54.97 mF/cm2 at a current density of 0.05 mA/ cm2 and an areal energy density of 7.63 μWh cm−2 at a power density of 78.93 μW cm−2. These excellent electrochemical performances are attributed to the core-shell structure of LIG/MnOx which provides balanced pseudocapacitance and double-layer capacitance behaviors as well as the stable mechanical properties. Using a simple series-parallel electrode design combined with the kirigami cutting craftwork, a highly stretchable MSC with rated voltage of 60 V is assembled, which can simultaneously light up 20 LEDs for more than 30s during 0– 200% dynamic stretching process, providing a promising power platform for wearable electronics.
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