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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

2019-10-18 大連化學物理研究所
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  近日,中國科學院大連化學物理研究所二维材料与能源器件研究组研究员吴忠帅团队与中科院院士包信和团队、研究员吴仁安团队合作,采用激光热解聚酰亚胺的方法,一步实现了石墨烯电极材料的制备、微型超级电容器单体的构建和多个微型超级电容器的一体化集成。

  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,一步實現了微型超級電容器電極材料的制備,單體圖案化微電極構建和多個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。根據不同的實際應用需求,不僅可以對集成化微型超級電容器的形狀和大小進行有效調控,而且能夠實現任意數量平面微型超級電容器的串並聯集成,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出出色的高溫穩定性,可在100°C條件下穩定工作。因此,該工作爲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,並拓寬了其潛在應用場景。

  上述工作得到國家自然科學基金、國家重點研發計劃、大連化物所創新基金等的資助。相關成果發表于近日的《先進功能材料》(Adv. Funct. Mater.)上。

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

打印 責任編輯:葉瑞優

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