中科院石墨烯基超級(jí)電容研究獲突破

　　2月16日從中科院獲悉，近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所二維材料與能源器件研究組研究員吳忠?guī)泩F(tuán)隊(duì)和中國(guó)科學(xué)院院士包信和團(tuán)隊(duì)在柔性化、平面化、集成化的全石墨烯基超級(jí)電容器研究方面取得新進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了在一個(gè)基底上制造具有任意形狀的超級(jí)電容器及其模塊化集成，相關(guān)研究成果發(fā)表在ACS Nano上。

　　超薄、超輕、柔性化、非常規(guī)形狀微納電子器件的快速發(fā)展，對(duì)與之配套的微納能源系統(tǒng)提出了更高的要求。傳統(tǒng)儲(chǔ)能器件，如鋰離子電池、超級(jí)電容器，形狀單一，尺寸、體積及質(zhì)量較大；還存在電解液泄露、導(dǎo)電添加劑和粘結(jié)劑使用、隔膜較厚等問(wèn)題。同時(shí)，兩個(gè)基底的使用不利于器件機(jī)械柔性改善，不能滿足多樣性、柔性化、多功能化集成電路的要求。因此，需要開(kāi)發(fā)新型儲(chǔ)能器件。

　　該研究團(tuán)隊(duì)提出在一個(gè)基底上構(gòu)筑任意形狀、三明治結(jié)構(gòu)平面超級(jí)電容器的概念。以電化學(xué)剝離石墨烯為電極材料，納米氧化石墨烯為隔膜，在形狀可調(diào)控的掩模版協(xié)助下，通過(guò)逐層噴涂的方式在一個(gè)柔性基底上成功地制造出具有任意形狀、全石墨烯基三明治結(jié)構(gòu)的平面超級(jí)電容器。與傳統(tǒng)柔性器件相比，該電容器不僅具有形狀多樣性，如長(zhǎng)方形、圓形、中空方形、數(shù)字、字母和更復(fù)雜的交叉線性等，還具有較高的體積比容量280F/cm3、較高的能量密度2.9mWh/cm3和優(yōu)異的機(jī)械柔韌性。在不同的彎曲狀態(tài)下測(cè)試，比容量基本沒(méi)有損失。通過(guò)凝膠電解液覆蓋有效電極面積，可實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)器件比容量的有效調(diào)控。同時(shí)，該制造方法可適于規(guī)?；a(chǎn)和自集成化，在不使用傳統(tǒng)金屬導(dǎo)線和接觸體的情況下，實(shí)現(xiàn)多個(gè)器件串、并聯(lián)集成，有效調(diào)控了模塊化電源的輸出電壓和容量。

　　【研發(fā)意義】

　　該工作從材料選取、電極制備、電解液和隔膜選擇、器件組裝與模塊化集成等方面進(jìn)行了創(chuàng)新，也為任意形狀儲(chǔ)能器件的有效構(gòu)筑、生產(chǎn)與集成提供了科學(xué)依據(jù)。

　　業(yè)內(nèi)人士表示，也為我國(guó)儲(chǔ)能電池材料-電池-集成-示范產(chǎn)業(yè)鏈提供了較為完整的技術(shù)支撐體系，為今后該產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展構(gòu)建了具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)業(yè)化平臺(tái)，促進(jìn)了中國(guó)儲(chǔ)能行業(yè)的發(fā)展，增強(qiáng)了中國(guó)能源可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略地位，市場(chǎng)前景廣闊。

　　【相關(guān)公司】

　　中國(guó)寶安、中泰化學(xué)

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