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          大連化物所發展出一步法制備集成化微型超級電容器新方法

          2019-11-21

          近日,我所二維材料與能源器件研究組(DNL21T3)吳忠帥研究員團隊與包信和院士團隊、吳仁安研究員團隊合作,采用激光熱解聚酰亞胺的方法,一步實現了石墨烯電極材料的制備、微型超級電容器單體的構建和多個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展,極大刺激了人們對柔性化微型儲能器件的需求。微型超級電容器,具有充放電快、功率密度高、循環壽命長、體積小等諸多優點,被認爲是一種極有競爭力的微型功率源。然而,單個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用需求。通常需要將多個微型超級電容器進行串聯和(或)並聯集成來提高電壓和(或)電流。但是,目前報道的大部分集成化微型儲能器件中,其電極材料合成,圖案化微電極單體制備和多個微型超級電容器的集成一般由多個分離的步驟構成,大大增加了制作過程的複雜度。因此,急需開發簡單高效的集成化微型超級電容器的制備方法。

          基于此,科研人员采用激光热解聚酰亚胺制备图案化石墨烯薄膜的方法,一步实现了微型超级电容器电极材料的制备,单体图案化微电极构建和多个微型超级电容器的一体化自集成大大简化了制作流程,显著提高了集成器件的整体性。根据不同的实际应用需求,不仅可以对集成化微型超级电容器的形状和大小进行有效调控,而且能够实现任意数量平面微型超级电容器的串并联集成,有效定制输出工作电压和电流。由于集成化微型超级电容器的集流体、电极和导电连接体组成相同且一步制得,所得器件具有良好的一体性、柔韧性和性能一致性。此外,在离子液体电解液中该器件表现出出色的高温稳定性,可在100 °C条件下稳定工作。因此,该工作为高效简化制备高度集成化微型超级电容器提供了新的策略,并拓宽了其潜在应用场景。

          上述工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、我所创新基金等项目的资助。相关成果发表于近日在《先进功能材料》(Adv. Funct. Mater.)上。(文/图 师晓宇、侯晓城)

          (來源:中國科學院大連化學物理研究所)



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