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中科院化物所全石墨烯超级电容器研究获新进展
时间:2021-01-13 来源:钱海娱乐 浏览量 40673 次

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钱海娱乐_最近,中国科学院化学工程研究所二维材料与能源器件研究组(DNL21T3组)的吴忠帅研究团队和鲍新和院士团队在柔性、扁平、集成全石墨烯超级电容器的研究方面取得了新进展,在衬底上构建了给定形状的超级电容器及其模块化构造。相关研究成果发表在ACSNano(DOI :10.1021/ACS nano . 6b 08435)上,随着超薄、超轻、灵活、非常规的微纳电子器件的缓慢发展,搭载它们的微纳能源系统肯定被排斥的更高。

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传统的储能装置,如锂离子电池和超级电容器,形状单一,尺寸、体积和质量小;不存在电解液泄漏、使用导电添加剂和粘合剂、隔膜硬度等问题。同时,两个基板的使用有利于器件机械柔性的提高,无法满足多样化、柔性化、多功能化集成电路的排斥。

因此,必须开发新的储能装置。研究小组明确提出了在衬底上构建具有给定形状和夹层结构的平面超级电容器的概念。以电化学挤出的石墨烯为电极材料,纳米水解石墨烯为隔膜,借助形状可调的灵模板,通过分步喷涂,在柔性基底上成功制备出具有给定形状且仅有石墨烯夹层结构的平面超级电容器。与传统的柔性器件相比,该电容器不仅具有多种形状,如矩形、圆形、空心正方形、数字、字母和更简单的交叉线性,而且具有更高的体积比容量(280F/cm3)、更高的能量密度(2.9mWh/cm3)和优异的机械柔性。

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在不同倾斜条件下测试时,几乎没有比容量损失。覆盖有效电极面积的凝胶电解质可以有效地调节和控制单个器件的比容量。

同时,本发明的生产方法可以适用于大规模生产和自集成,无需传统的金属线和识别器就可以串联和并联构建多个器件,从而有效调节模块化电源的输入电压和容量。在材料选择、电极制备、电解液和隔膜的自由选择、器件组装和模块化结构等方面进行了创新。这也为有效建造、生产和建造给定形状的储能装置提供了科学依据。

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