化學(xué)研究所全石墨烯基能量器件研究進展

化學(xué)研究所全石墨烯基能量器件研究進展

最近，中國科學(xué)院大連化學(xué)研究所吳忠?guī)泩F隊和寶信研究員、院士團隊在柔性、平面化和集成化全石墨烯基超級電容器的研究方面取得了新進展。他們實現(xiàn)了在單個基板上制造任意形狀的超級電容器及其模塊化集成。

隨著超薄、超輕、柔性和非常規(guī)微電子和納米電子器件的迅速發(fā)展，對支持微電子和納米能源系統(tǒng)提出了更高的要求，傳統(tǒng)的儲能器件如鋰離子電池、超級電容器等形狀單一、體積大、質(zhì)量大。還存在電解質(zhì)泄漏、導(dǎo)電添加劑和粘合劑的使用、隔膜較厚等問題，同時，兩種基板的使用不利于提高器件的機械柔性，不能滿足多樣性、柔性和多功能集成電路的要求，因此，有必要開發(fā)新的儲能裝置。

研究小組提出了在單個基板上構(gòu)建任意形狀和夾層結(jié)構(gòu)的平面超級電容器的概念，以電化學(xué)剝離石墨烯為電極，在柔性基板上逐層噴涂成功地制備了任意形狀和全石墨烯夾層結(jié)構(gòu)的平面超級電容器。以納米氧化石墨烯為隔膜，配以形狀可調(diào)的掩模，與傳統(tǒng)的柔性器件相比，電容器不僅具有多種形狀，如矩形、圓形、空心正方形、數(shù)字、字母和更復(fù)雜的交叉線性，而且具有更高的體積比容量（280f/cm3），更高的能量密度。大學(xué)（2.9mwh /cm3）和良好的機械靈活性。

在不同的彎曲條件下測試，比容量幾乎不損失，通過用凝膠電解質(zhì)覆蓋有效電極面積可以有效控制特定電極容量，同時，該制造方法適合大規(guī)模生產(chǎn)和自集成。不用傳統(tǒng)的金屬線和接觸器，就可以實現(xiàn)多器件的串并聯(lián)集成，有效地調(diào)節(jié)和控制模塊化電源的輸出電壓和容量，在材料選擇、電極制備、電解質(zhì)和隔膜選擇等方面進行了創(chuàng)新。設(shè)備組裝和模塊化集成。為任意形狀儲能裝置的有效建設(shè)、生產(chǎn)和集成提供了科學(xué)依據(jù)。

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