我國平面超級電容高效制備技術(shù)獲突破 產(chǎn)業(yè)發(fā)展或提速

　　6月26日從中科院獲悉，近日，中國科學院大連化學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隊與中國科學院金屬研究所研究員任文才團隊合作，通過掩膜版協(xié)助一步過濾法制備出具有疊層結(jié)構(gòu)的二維黑磷烯與石墨烯復合微電極。該電極可直接轉(zhuǎn)移到柔性基底作為平面超級電容器，在離子液體中顯示出優(yōu)異的能量密度和良好的機械柔韌性。相關(guān)研究成果發(fā)表在《美國化學會-納米》(ACS Nano)雜志上。

　　可穿戴和便攜式電子產(chǎn)品的快速發(fā)展，極大地促進了現(xiàn)代社會對高能量密度、輕量便攜化、柔性化的儲能器件的需求。平面超級電容器由于其具有厚度薄、體積小、功率密度高、循環(huán)壽命長等優(yōu)點被認為是集成電子器件中重要的微電源儲能器件而備受關(guān)注。然而，以往制備平面化微型電容器的制備工藝復雜，通常需要采用光刻蝕、等離子體刻蝕等較為苛刻的技術(shù)手段，因此，發(fā)展出一種簡單、高效制備高性能平面型微型化超級電容器的方法十分必要。

　　最近，該研究團隊利用高導電的石墨烯納米片和高容量的黑磷烯納米片為電極材料，在平行交叉模板協(xié)助下，通過簡單的一步過濾法構(gòu)筑出具有疊層結(jié)構(gòu)的、高導電石墨烯/黑磷烯圖案化的復合微電極，將該電極應用于平面型超級電容器，在離子液體中表現(xiàn)出較高工作電壓(3V)和能量密度(11.6mWh/cm3)。此外，在高度彎曲狀態(tài)下，該平面超級電容器仍能保持良好的性能。這種器件加工策略不僅簡單易行，而且在器件制備過程中無需加入常規(guī)的金屬集流體、內(nèi)部互聯(lián)或接觸體，可構(gòu)筑模塊化器件，進而獲得高的容量和輸出電壓。

　　【產(chǎn)業(yè)發(fā)展】

　　隨著柔性電子學的發(fā)展，可穿戴電子設(shè)備正在飛速進入人們的生活。為了實現(xiàn)可穿戴器件的產(chǎn)品化，其供能部件也需要柔性化和高性能化，因此，高性能的柔性儲能器件將越來越顯示出其潛在的市場價值。

　　超級電容器作為一種新型的電能存儲器件，能量密度高于傳統(tǒng)的平行板電容器，功率密度和使用壽命優(yōu)于鋰離子電池，因而被廣泛研究。然而，超級電容器在遭受彎曲變形以后，高分子電解質(zhì)層保持良好，電極材料結(jié)構(gòu)往往被破壞，儲能特性下降。電極材料力學性能的欠缺嚴重限制了超電容在柔性可穿戴領(lǐng)域的應用，因此，兼具力學特性與儲能特性的柔性超級電容器的研制，仍然面臨巨大的挑戰(zhàn)。

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