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      厚電極有望增加器件（電池或超級電容器）規(guī)模的能量密度，但在高速率放電時始終會遭受離子極化。我們報道了使用3D Al泡沫（集電器）來承載石墨烯（具有高表面積但堆積密度非常低）以制造450μm厚、質量載荷為10-15 mg cm^-2的電極。Al線的空間限制效應與通過COMSOL軟件模擬粘貼在2D Al箔上的相同厚石墨烯片相比，石墨烯上任何區(qū)域的石墨烯在任何區(qū)域均可提供足夠的液體有序擴散通道，從而顯著緩解了離子極化。具有4 V離子液體的100 F袋狀超級電容器在各種電流密度下均表現(xiàn)出低接觸電阻、高比電容，并且同時具有18 Wh L^-1的體積能量密度和5 kW kg^-1的功率密度，遠更好目前的商用設備。
 
Figure 1. 石墨烯、泡沫鋁和石墨烯-鋁泡沫電極的表征。
 

Figure 2. 石墨烯-鋁泡沫電極溶脹行為的表征。
 

Figure 3. 石墨烯-鋁泡沫電極和石墨烯-鋁箔電極的EIS表征。
 

Figure 4. 超級電容器器件的電化學性能。
 

Figure 5. 泡沫鋁和鋁箔作為集電器SC裝置的仿真結果。
 
     相關研究成果于2020年由清華大學Weizhong Qian和Chaojie Cui課題組，發(fā)表在Energy Storage Materials（doi.org/10.1016/j.ensm.2020.07.020）上。原文：High energy and high power density supercapacitor with 3D Al foam-based thick graphene electrode: Fabrication and simulation。

摘自《石墨烯雜志》公眾號：