化學研究所全石墨烯基能量器件研究進展

化學研究所全石墨烯基能量器件研究進展

最近，中國科學院大連化學研究所吳忠帥團隊和寶信研究員、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、柔性和非常規微電子和納米電子器件的迅速發展，對支持微電子和納米能源系統提出了更高的要求，傳統的儲能器件如鋰離子電池、超級電容器等形狀單一、體積大、質量大。還存在電解質泄漏、導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，有必要開發新的儲能裝置。

研究小組提出了在單個基板上構建任意形狀和夾層結構的平面超級電容器的概念，以電化學剝離石墨烯為電極，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構的平面超級電容器。以納米氧化石墨烯為隔膜，配以形狀可調的掩模，與傳統的柔性器件相比，電容器不僅具有多種形狀，如矩形、圓形、空心正方形、數字、字母和更復雜的交叉線性，而且具有更高的體積比容量（280f/cm3），更高的能量密度。大學（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模生產和自集成。不用傳統的金屬線和接觸器，就可以實現多器件的串并聯集成，有效地調節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、電解質和隔膜選擇等方面進行了創新。設備組裝和模塊化集成。為任意形狀儲能裝置的有效建設、生產和集成提供了科學依據。

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