Graphene-based materials for application in innovative supercapacitors

I materiali a base di grafene sono stati studiati dalla loro sintesi, fino all'applicazione finale in tre tipologie di supercondensatori. In particolare, l'ossido di grafite esfoliato termicamente (TEGO) e il grafene convertito con un laser a CO2 (LIG) sono stati studiati in microscopia elettronica a scansione e trasmissione, in spettroscopia Raman ed in diffrazione di raggi X da polveri. Per introdurre sorgenti di reazioni redox, il TEGO è stato decorato con nanoparticelle di nichel, successivamente ossidate a idrossido di nichel, mentre il LIG è stato decorato con particelle di biossido di titanio. Per valutare il loro comportamento elettrochimico, sono stati condotti esperimenti di voltammetria ciclica a tre elettrodi. Dei tre supercondensatori studiati, due utilizzavano il TEGO come elettrodo. In particolare, il primo consisteva in un supercondensatore ibrido asimmetrico con elettrolita acquoso, sfruttando il TEGO come elettrodo negativo e il TEGO decorato con nanoparticelle di nichel come elettrodo positivo. Tale strategia ha permesso di ampliare la finestra di potenziale di lavoro oltre al limite imposto dall’elettrolisi dell’acqua. Il secondo consisteva in un condensatore ibrido con elettrolita organico a base di un sale di litio, utilizzando il TEGO sia come elettrodo negativo che positivo. L'ultima tipologia di supercondensatore studiata erano due micro-supercondensatori simmetrici, flessibili e planari, uno basato sul LIG e uno basato sul LIG decorato con biossido di titanio. I materiali sono stati utilizzati come elettrodi, mentre come elettrolita è stato utilizzato un gel a base acquosa. Le prestazioni dei supercondensatori sono state valutate con voltammetria ciclica, spettroscopia di impedenza elettrochimica e cicli di scarica di carica galvanostatica.