規(guī);苽涓叨燃晌⑿统(jí)電容器研究獲進(jìn)展
近日,中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所二維材料與能源器件研究組研究員吳忠?guī)泩F(tuán)隊(duì)與中科院院士包信和團(tuán)隊(duì),以及中科院金屬研究所成會(huì)明、任文才團(tuán)隊(duì)合作,采用絲網(wǎng)印刷方法規(guī)模化制備出高度集成化、柔性化、高電壓輸出的石墨烯基平面微型超級(jí)電容器,相關(guān)成果發(fā)表在《能源與環(huán)境科學(xué)》(Energy Environ. Sci.)上。
微型化、柔性化電子器件的快速發(fā)展,讓人們對(duì)與之匹配的微型儲(chǔ)能器件的需求越來越大。然而,單個(gè)微型儲(chǔ)能器件的輸出電壓和電流有限,難以滿足需要高電壓、大電流驅(qū)動(dòng)的電子器件的應(yīng)用需求,在實(shí)際中通常需要將多個(gè)儲(chǔ)能器件進(jìn)行串聯(lián)和(或)并聯(lián)集成來提高電壓和(或)電流。目前集成化儲(chǔ)能器件一般需要借助金屬連接體,導(dǎo)致器件一體性、機(jī)械柔韌性差,加工過程復(fù)雜,以及性能難以定制。因此,急需發(fā)展新的規(guī)模化技術(shù)來批量化制備高度集成、性能可定制的微型儲(chǔ)能器件。 在該工作中,研究人員首先發(fā)展了一種具有優(yōu)異流變學(xué)和電化學(xué)性能的石墨烯導(dǎo)電油墨,然后采用絲網(wǎng)印刷的方法,利用一步法實(shí)現(xiàn)了平面型及集成化微型超級(jí)電容器的集流體、圖案化微電極和器件間導(dǎo)電連接體的制備,大大簡(jiǎn)化了制作流程,顯著提高了集成器件的整體性和機(jī)械柔韌性。根據(jù)不同的實(shí)際應(yīng)用需求,科研人員不僅可以對(duì)集成化微型超級(jí)電容器的形狀和大小進(jìn)行有效調(diào)控,而且能夠?qū)崿F(xiàn)任意數(shù)量平面微型超級(jí)電容器的串并聯(lián)集成,進(jìn)而有效定制輸出電壓(幾伏至幾百伏)和電流(納安至毫安)。例如,由130個(gè)單器件串聯(lián)得到的微型超級(jí)電容器模塊,其輸出電壓可達(dá)到100V以上。該工作證明了石墨烯導(dǎo)電油墨可以同時(shí)作為集流體、導(dǎo)電連接體,以及高容量電極材料,絲網(wǎng)印刷技術(shù)可以高效、規(guī)模化地制備出高度集成化、一體化、高電壓輸出的平面微型超級(jí)電容器,獲得的模塊化器件具有出色的良品率、性能一致性、高電壓輸出等特征,具有廣闊的應(yīng)用前景。 上述工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、大連化物所科研創(chuàng)新基金等的資助。 關(guān)鍵詞: 電容器
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