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近日，中國科學(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)與中科院院士包信和團(tuán)隊(duì)，以及中科院金屬研究所成會(huì)明、任文才團(tuán)隊(duì)合作，采用絲網(wǎng)印刷方法規(guī)模化制備出高度集成化、柔性化、高電壓輸出的石墨烯基平面微型超級電容器，相關(guān)成果發(fā)表在《能源與環(huán)境科學(xué)》(Energy Environ. Sci.)上。
 

規(guī)模化制備高度集成微型超級電容器研究獲進(jìn)展
 

　　微型化、柔性化電子器件的快速發(fā)展，讓人們對與之匹配的微型儲能器件的需求越來越大。然而，單個(gè)微型儲能器件的輸出電壓和電流有限，難以滿足需要高電壓、大電流驅(qū)動(dòng)的電子器件的應(yīng)用需求，在實(shí)際中通常需要將多個(gè)儲能器件進(jìn)行串聯(lián)和(或)并聯(lián)集成來提高電壓和(或)電流。目前集成化儲能器件一般需要借助金屬連接體，導(dǎo)致器件一體性、機(jī)械柔韌性差，加工過程復(fù)雜，以及性能難以定制。因此，急需發(fā)展新的規(guī)模化技術(shù)來批量化制備高度集成、性能可定制的微型儲能器件。
 

　　在該工作中，研究人員先發(fā)展了一種具有優(yōu)異流變學(xué)和電化學(xué)性能的石墨烯導(dǎo)電油墨，然后采用絲網(wǎng)印刷的方法，利用一步法實(shí)現(xiàn)了平面型及集成化微型超級電容器的集流體、圖案化微電極和器件間導(dǎo)電連接體的制備，大大簡化了制作流程，顯著提高了集成器件的整體性和機(jī)械柔韌性。根據(jù)不同的實(shí)際應(yīng)用需求，科研人員不僅可以對集成化微型超級電容器的形狀和大小進(jìn)行有效調(diào)控，而且能夠?qū)崿F(xiàn)任意數(shù)量平面微型超級電容器的串并聯(lián)集成，進(jìn)而有效定制輸出電壓(幾伏幾百伏)和電流(納安毫安)。例如，由130個(gè)單器件串聯(lián)得到的微型超級電容器模塊，其輸出電壓可達(dá)到100V以上。該工作證明了石墨烯導(dǎo)電油墨可以同時(shí)作為集流體、導(dǎo)電連接體，以及高容量電極材料，絲網(wǎng)印刷技術(shù)可以、規(guī)模化地制備出高度集成化、一體化、高電壓輸出的平面微型超級電容器，獲得的模塊化器件具有出色的良品率、性能一致性、高電壓輸出等特征，具有廣闊的應(yīng)用前景。