2016年2月份，美國勞倫斯·利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室（LLNL）與加州大學(xué)圣克魯茲分校（UCSC）的科學(xué)家們首次使用超輕的石墨烯氣凝膠3D打印出超級電容。如今這支研究團(tuán)隊(duì)再接再厲，找到了一種方法，可以將3D打印的石墨烯基超級電容的性能翻倍。

科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)的這種方法，涉及到將氣凝膠電極里的鋰離子和高氯酸鹽離子夾在石墨烯層之間，可以大大改善電極的能力。他們的研究結(jié)果被發(fā)表在6月期的《ChemNanoMat》雜志上，并作為封底推薦文章。

“這是一種獨(dú)特的方法，可以大大提升我們當(dāng)前的石墨烯氣凝膠超級電容的性能。”LLNL的工程師兼本研究論文的合著者Cheng Zhu說：“我們已經(jīng)修改了設(shè)備，并找到了最佳配方。”

      LLNL的研究人員使用一種直接墨水寫入技術(shù)為UCSC的合作研究團(tuán)體提供3D打印的石墨烯氣凝膠電極。據(jù)天工社了解，由于其超大的表面積和優(yōu)良的導(dǎo)電性使得石墨烯基材料越來越多地被用在超級電容器中。

這種方法涉及到兩個(gè)離子插入步驟（鋰離子插入和高氯酸鹽離子插入），然后水解高氯酸鹽離子插入化合物。

“這兩步電化學(xué)過程增加了石墨烯基材料可供存儲電荷的表面面積，以及贗電容點(diǎn)的數(shù)量，從而進(jìn)一步增加了電荷存儲容量。”LLNL材料科學(xué)家和論文和著者Fang Qian說。

     據(jù)本論文的通信作者、UCSC教授Yat Li解釋稱，石墨烯氣凝膠的電容主要受到其相對較小的離子可及表面面積的限制，這是由于石墨烯薄片堆疊和聚合造成的。

     Li教授稱：“這項(xiàng)研究提出了一種簡易的方法，通過片狀剝落堆積的石墨烯層并功能化它們的表面來提高3D打印石墨烯氣凝膠的電容性能，而且不會損壞結(jié)構(gòu)的完整性。”

       Zhu說，這一研究結(jié)果是使用氣凝膠創(chuàng)建更加復(fù)雜的體系結(jié)構(gòu)的下一步，可以實(shí)現(xiàn)功能更為強(qiáng)大的超級電容，這種超級電容會在某一天被用在定制化的電子產(chǎn)品中。

“將來，我認(rèn)為每個(gè)設(shè)備是將定制的，所以你需要具有各種獨(dú)特結(jié)構(gòu)或形狀的超級電容。”Zhu說。“如果你能3D打印它，你就能做出任何你想要的形狀。在將來，每個(gè)人都可以設(shè)計(jì)自己的iPhone。”

（編譯自LLNL）

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