氟锰共掺杂激光诱导石墨烯电极构建高性能锌离子混合超级电容器

本文报道了一种通过激光直写技术(LDW)制备氟锰共掺杂激光诱导石墨烯(FMnLIG)电极的创新方法。该电极通过-CF3分解产生多孔结构和MnCl2·4H2O转化为MnOx纳米颗粒的双重作用，实现281.1 mF cm-2的超高面电容，并以此构建能量密度达22.45 μWh cm-2的柔性锌离子混合超级电容器(ZHMSC)，为可穿戴电子器件提供突破性解决方案。

　　

亮点

本研究通过激光直写技术(LDW)将含MnCl₂·4H₂O的氟化聚酰亚胺(FMnyPI)转化为氟锰共掺杂激光诱导石墨烯(FMnyLIG)。高温过程不仅使-CF₃基团分解产生氟气形成多孔结构，还将MnCl₂·4H₂O转化为锚定在石墨烯上的MnO_x(包括MnO₂和Mn₃O₄)，使电极面电容达到281.1 mF cm^-2，是普通激光诱导石墨烯(CLIG)的8倍。

材料与方法

实验采用2,2′-双(三氟甲基)-4,4′-二氨基二苯醚(6FODA)和均苯四甲酸二酐(PMDA)制备氟化聚酰胺酸(FPAA)溶液，添加不同比例的MnCl₂·4H₂O后成膜。通过LDW技术制备的叉指电极经电沉积锌层后，与PVA/Zn(CF₃SO₃)₂凝胶电解质组装成锌离子混合超级电容器(ZHMSC)。

结论

最优化的FMn5LIG-ZHMSC展现出22.45 μWh cm^-2的能量密度，是传统器件的102倍。该器件在反复弯曲测试后仍保持优异电化学性能，其"多孔结构+MnO_x纳米颗粒"的协同效应为柔性可穿戴电子提供了新思路。