大連化物所發(fā)展出一步法制備集成化微型超級電容器新方法
近日,中國科學(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)、研究員吳仁安團(tuán)隊(duì)合作,采用激光熱解聚酰亞胺的方法,一步實(shí)現(xiàn)了石墨烯電極材料的制備、微型超級電容器單體的構(gòu)建和多個(gè)微型超級電容器的一體化集成。
便攜式、可穿戴微電子器件的快速發(fā)展,極大刺激了人們對柔性化微型儲(chǔ)能器件的需求。微型超級電容器,具有充放電快、功率密度高、循環(huán)壽命長、體積小等諸多優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是一種極有競爭力的微型功率源。然而,單個(gè)微型超級電容器的輸出電壓和(或)電流有限,難以滿足對高電壓、大電流的電子器件的應(yīng)用需求。通常需要將多個(gè)微型超級電容器進(jìn)行串聯(lián)和(或)并聯(lián)集成來提高電壓和(或)電流。但是,目前報(bào)道的大部分集成化微型儲(chǔ)能器件中,其電極材料合成、圖案化微電極單體制備和多個(gè)微型超級電容器的集成一般由多個(gè)分離的步驟構(gòu)成,大大增加了制作過程的復(fù)雜度。因此,急需開發(fā)簡單高效的集成化微型超級電容器的制備方法。 基于此,科研人員采用激光熱解聚酰亞胺制備圖案化石墨烯薄膜的方法,一步實(shí)現(xiàn)了微型超級電容器電極材料的制備,單體圖案化微電極構(gòu)建和多個(gè)微型超級電容器的一體化自集成大大簡化了制作流程,顯著提高了集成器件的整體性。根據(jù)不同的實(shí)際應(yīng)用需求,不僅可以對集成化微型超級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)量平面微型超級電容器的串并聯(lián)集成,有效定制輸出工作電壓和電流。由于集成化微型超級電容器的集流體、電極和導(dǎo)電連接體組成相同且一步制得,所得器件具有良好的一體性、柔韌性和性能一致性。此外,在離子液體電解液中該器件表現(xiàn)出出色的高溫穩(wěn)定性,可在100°C條件下穩(wěn)定工作。因此,該工作為高效簡化制備高度集成化微型超級電容器提供了新的策略,并拓寬了其潛在應(yīng)用場景。 上述工作得到國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、大連化物所創(chuàng)新基金等的資助。相關(guān)成果發(fā)表于近日的《先進(jìn)功能材料》(Adv. Funct. Mater.)上。 |