RGO-Protected Electroless Plated Nickel Electrode with Enhanced Stability Performance for Flexible Micro-Supercapacitors

Abstract

The ultrastable metal electrodes that can withstand the mechanical deformations of the soft substrates are always essential for the development of flexible supercapacitors. However, the metal electrode physically deposited on the flexible substrate is rigid and delaminated, and the contact interface is easily degraded under the mechanical cycling. The highly flexible and conductive composites with the intermixed metal−polymer structure as electrodes are key to solving the contact problem. In this work, a universal and facile method for flexible micro-supercapacitors (MSCs) with combination of nickel electroless plating (EN) and reduced graphene oxide (rGO) electrodeposition was presented. The so-called surface exchange and ion exchange (SMIE) technique has been employed to prepare the seed layer, and the electroless plating was conducted to deposit the Ni−P layer. The rGO-coated (GC) layer was then electrodeposited onto the Ni−P layer to form an EN/GC composite structure. EN/GC electrodes with symmetric interdigitated electrodes were fabricated at room temperature via an all-solution method. Due to the novel intermixed Nipolyimide interfacial structure, the highly flexible and mechanically stable EN/GC layer was formed. The introduction of GC enables the composite structure to be highly electrochemically stable. The result indicated that EN/GC electrodes exhibit superior charging and discharging performance without obvious capacitance degradation. The flexible micro-supercapacitors with EN/GC electrodes were also demonstrated and can work after 10 000 cycles of bending tests. The developed technology is compatible with the batch fabrication process and can be used to fabricate MSCs with high electrochemical stability.

Improving Electrochemical Properties of Polypyrrole Coatings by Graphene Oxide and Carbon Nanotubes

“…The electrochemical results show a quasi-rectangular shape of the activated CF substrate which indicates a capacitive behavior [8,65], while the modified one exhibits a pseudocapacitive one [1,5,66].…”

Diseño sostenible de materiales cerámicos multifuncionales para el suministro eléctrico de baja potencia.

“…De acuerdo con lo que se observa el sustrato de CF (Figura 4. 21a) muestra una curva cuasi-rectangular, la cual indica un comportamiento capacitivo (típico de los nanomateriales de carbono) (C. Huang et al, 2018;Kalyani, Mondal, Saha, & Subramaniam, 2018;H. Zhou & Zhai, 2016).…”

“…Este mismo fenómeno también ha sido observado en otro tipo de sustratos modificados con CNT/MnMoO4 (Kalyani et al, 2018), CNT-GO/PPy (H. Zhou & Zhai, 2016) y NiCo2S4@NiO NWAs (Yuanyuan Huang et al, 2016), que alcanzaron la estabilidad después de 300, 2000 y 5000 ciclos, respectivamente. Además, este incremento en la CA podría estar asociado a la presencia de rGO en la estructura del electrodo, el cual mejora el tiempo de servicio (C. Huang et al, 2018).…”

“…Chen et al, 2019). Se determina que esta forma de las curvas corresponde a un comportamiento EDLC, dominante en el proceso capacitivo (C. Huang et al, 2018), con características de reversibilidad a diferentes velocidades de barrido (L. Zhang et al, 2016) ya que los procesos de carga (difusión de iones y transferencia de carga) ocurren rápidamente. Con el fin de obtener mayor información del efecto de la modificación del sustrato CS con PPy/rGO, en el rendimiento electroquímico, se muestra una comparación de los voltamogramas de los electrodos CS antes y después de la modificación con PPy/rGO a 50 mV s -1 en la Figura 4.…”

“…El incremento de la CA por la presencia de rGO, ya ha sido observado en otros estudios tal como en el realizado por Huang y colaboradores, quienes demostraron que la adición de una capa de rGO en un electrodo, fabricado sobre láminas de poliimida (PI) metalizadas con Ni, mediante un método de reducción química autocatalítica; incrementa la CA de ∼5.44 a 52.54 mF cm -2 a una velocidad de barrido de 0.02 V s -1 (C. Huang et al, 2018). De acuerdo con los resultados obtenidos de la fabricación de los electrodos híbridos sobre un sustrato cerámico metalizado, el rendimiento del electrodo puede atribuirse principalmente a: (i) el papel de la superficie del recubrimiento metálico de Ni-Mo-P obtenido por el método de reducción química autocatalítica, el cual presenta una baja resistividad, que permite mejorar la conductividad eléctrica de los sustratos cerámicos; además de presentar ligeras características capacitivas (Figura 4.…”