Skip to main content
Erschienen in: Rare Metals 12/2022

20.09.2022 | Original Article

Laser irradiation of graphite foils as robust current collectors for high-mass loaded electrodes of supercapacitors

verfasst von: Xi-Tong Sun, Yi Wan, Bin Wang, Qian Xu, Xiao-Ling Teng, Hai-Yan Liu, Yu-Juan Wang, Shi-Wei Guo, Cheng-Hao Wu, Han Hu, Ming-Bo Wu

Erschienen in: Rare Metals | Ausgabe 12/2022

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

Conductive substrates with low cost, lightweight, and chemical stability have been highly recognized as alternative current collectors for energy storage devices. Graphite foil is promising to fulfill these requests, whereas the inert surface chemistry denies its possibility as the carrier with high-mass loading active species. Herein, we report a facile yet efficient laser-mediated strategy to fast regulate graphite foils for robustly loading active species. The smooth and hydrophobic graphite foil surface turned to be a rough, super-hydrophilic one containing oxygen-rich clusters after lasering. The reconstructed surface affords anchors for active species, such as nanostructured MnO2, FeOOH, and Fe2O3, with the highest loading mass of 20 mg·cm−2. The high-mass loading MnO2 electrode offers an areal capacitance of 3933 mF·cm−2 at 1 mA·cm−2. Then, the asymmetric supercapacitor, fabricated by MnO2 and Fe2O3 deposited laser-irradiated graphite foils, exhibits improved performance with high energy density, large power capability, and long-term stability. The strategy suggests a reliable way to produce alternative current collectors for robust energy storage devices.

Graphical abstract

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Anhänge
Nur mit Berechtigung zugänglich
Literatur
[9]
Zurück zum Zitat Dahlqvist M, Zhou J, Persson I, Ahmed B, Lu J, Halim J, Tao Q, Palisaitis J, Thörnberg J, Helmer P, Hultman L, Persson POÅ, Rosen J. Out-of-plane ordered laminate borides and their 2D Ti-based derivative from chemical exfoliation. Adv Mater. 2021;33(38):2008361. https://doi.org/10.1002/adma.202008361.CrossRef Dahlqvist M, Zhou J, Persson I, Ahmed B, Lu J, Halim J, Tao Q, Palisaitis J, Thörnberg J, Helmer P, Hultman L, Persson POÅ, Rosen J. Out-of-plane ordered laminate borides and their 2D Ti-based derivative from chemical exfoliation. Adv Mater. 2021;33(38):2008361. https://​doi.​org/​10.​1002/​adma.​202008361.CrossRef
[16]
Zurück zum Zitat Tang Y, Chen S, Chen T, Guo W, Li Y, Mu S, Yu S, Zhao Y, Wen F, Gao F. Synthesis of peanut-like hierarchical manganese carbonate microcrystals via magnetically driven self-assembly for high performance asymmetric supercapacitors. J Mater Chem A. 2017;5(8):3923. https://doi.org/10.1039/c6ta09997a.CrossRef Tang Y, Chen S, Chen T, Guo W, Li Y, Mu S, Yu S, Zhao Y, Wen F, Gao F. Synthesis of peanut-like hierarchical manganese carbonate microcrystals via magnetically driven self-assembly for high performance asymmetric supercapacitors. J Mater Chem A. 2017;5(8):3923. https://​doi.​org/​10.​1039/​c6ta09997a.CrossRef
[21]
Zurück zum Zitat Talande SV, Bakandritsos A, Jakubec P, Malina O, Zbořil R, Tuček J. Densely functionalized cyanographene bypasses aqueous electrolytes and synthetic limitations toward seamless graphene/β-FeOOH hybrids for supercapacitors. Adv Funct Mater. 2019;29(51):1906998. https://doi.org/10.1002/adfm.201906998.CrossRef Talande SV, Bakandritsos A, Jakubec P, Malina O, Zbořil R, Tuček J. Densely functionalized cyanographene bypasses aqueous electrolytes and synthetic limitations toward seamless graphene/β-FeOOH hybrids for supercapacitors. Adv Funct Mater. 2019;29(51):1906998. https://​doi.​org/​10.​1002/​adfm.​201906998.CrossRef
[23]
[32]
[50]
Zurück zum Zitat Zubir N A, Yacou C, Motuzas J, Zhang X, Diniz da Costa J C. Structural and functional investigation of graphene oxide–Fe3O4 nanocomposites for the heterogeneous Fenton-like reaction. Sci Rep. 2014;4(1):4594. https://doi.org/10.1038/srep04594. Zubir N A, Yacou C, Motuzas J, Zhang X, Diniz da Costa J C. Structural and functional investigation of graphene oxide–Fe3O4 nanocomposites for the heterogeneous Fenton-like reaction. Sci Rep. 2014;4(1):4594. https://​doi.​org/​10.​1038/​srep04594.
[54]
Metadaten
Titel
Laser irradiation of graphite foils as robust current collectors for high-mass loaded electrodes of supercapacitors
verfasst von
Xi-Tong Sun
Yi Wan
Bin Wang
Qian Xu
Xiao-Ling Teng
Hai-Yan Liu
Yu-Juan Wang
Shi-Wei Guo
Cheng-Hao Wu
Han Hu
Ming-Bo Wu
Publikationsdatum
20.09.2022
Verlag
Nonferrous Metals Society of China
Erschienen in
Rare Metals / Ausgabe 12/2022
Print ISSN: 1001-0521
Elektronische ISSN: 1867-7185
DOI
https://doi.org/10.1007/s12598-022-02090-2

Weitere Artikel der Ausgabe 12/2022

Rare Metals 12/2022 Zur Ausgabe

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.