电泳沉积法制备高能量密度的非对称平面微型超级电容器

首先采用光刻、蒸镀金的方法制备叉指电极,随后把合成的具有赝电容特性的二维Mn O2和Ti3C2纳米片分别电泳沉积到叉指电极上,构建了非对称平面超级电容器。其中Mn O2为正极,Ti3C2为负极,滴涂凝胶为电解质,并利用透明的聚二甲基硅氧烷薄膜封装成器件。通过能量色散X射线光谱(EDS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、光学显微镜等手段证明了电泳沉积后材料的结构没有发生变化以及叉指电极的成功制备,也说明了电泳沉积后材料的形貌为薄膜结构。最后通过二电极系统测试了器件的电化学性能,结果显示该器件具有高倍率性能和高能量密度,同时保持着高功率密度和优异的机械柔韧性,其容量在各种弯曲角度下基本没有衰减。

平面微型超级电容器石墨烯电极制备与表征

为了研究化学气相沉积法(CVD)制备石墨烯电极性能,通过对CVD工艺参数的改进,成功地制备出了符合全固态平面微型超级电容器离子传输机制所需要的石墨烯薄膜电极。对比相同生长时间,不同甲烷浓度的石墨烯薄膜的性能;对比相同甲烷浓度,不同生长时间的石墨烯薄膜性能。结果表明,温度1 000℃、甲烷流量35 sccm、氢气流量10 sccm、生长时间60 min时,制备出的石墨烯薄膜质量和性能最好。此时石墨烯薄膜具有较低的薄膜方阻(60.28Ω/sq-155.75Ω/sq),厚度为1.25 nm。为平面微型超级电容器的进一步研究提供了重要参考。

芯片储能用石墨烯基平面微型超级电容器

由德国马普学会高分子研究所吴忠帅博士、冯新亮教授和中国科学院金属研究所成会明研究员共同撰写的综述文章“芯片储能用石墨烯基平面微型超级电容器的研究进展”已在《国家科学评论》2014年第2期发表。这篇综述性论文简述了微型超级电容器的发展历史，阐述了以石墨烯为代表的碳基材料在平面微型超级电容器方面的电极结构设计与组装构建基本原理，并重点介绍了典型的芯片储能用石墨烯材料（包括还原氧化石墨烯薄膜、CVD石墨烯、掺杂石墨烯、石墨烯量子点、及其复合材料）的控制制备与结构设计，代表性微型超级电容器的微纳加工技术（包括光刻、电化学沉积、激光刻绘、喷墨打印等）、电解液选择（包括水系、有机系、离子液体和固态电解液）、微型器件构型组装（对称与非对称）等方面的最新研究进展，并展望了这类器件的未来发展趋势。

氮掺杂碳纳米管双电层微型超级电容器性能研究

采用一种疏水性的模板胶图形化电沉积聚吡咯纳米管(PPyNTs)叉指电极,将其高温碳化后制备得到氮掺杂碳纳米管(N-CNTs)平面超级电容器,并研究其平面超级电容器性能。研究发现,平面MSCs在8μA/cm2的电流密度下具有606.1µF/cm2的面积比电容。与此同时,平面MSCs的最大面积能量密度和功率密度分别为0.054µWh/cm3和102µW/cm2,展现出双电层电容器(EDLCs)的优异性能。

非对称超级电容器平面化的设计及制造

实现非对称超级电容器的平面化不仅能保留非对称超级电容器高能量密度和高功率密度的特点,还使其具有灵活的外形条件,可实现高性能、小型化和集成化,大大满足未来对便携式和可穿戴电子设备的发展需求.在实现非对称超级电容器平面化的过程中,平面化的手段将决定着器件最终的适用范围.本文介绍了非对称超级电容器平面化制作过程,包括电极材料、平面化手段及电解液的研究现状;着重阐述了各平面化手段的操作方法和实际性能;重点分析了不同平面化手段的特点及操作时应注意的事项;讨论了各种技术目前面临的关键问题和未来发展趋势.通过总结当前国内外技术发展情况和实验结果,本文还对限制储能设备平面化进行了分析,以期通过开发新材料或新结构来克服上述问题.

基于激光加工的平面型微型超级电容器

随着便携式可穿戴电子产品的快速发展,亟需开发小型化柔性新能源储能器件与之匹配。平面型微型超级电容器(MSC)因具有功率密度高、循环寿命长、易于集成等特点,在微型储能器件中备受关注。在多种构建微型超级电容器的方法中,激光处理是一种便捷高效、可快速集成化的加工手段。鉴于此,综述了激光加工平面型微型超级电容器的研究进展,包括激光辅助构建微型储能器件的方式、典型的激光加工的平面型微型超级电容器及其电极材料,材料包括石墨烯类、MXene类、金属氧化物类、聚合物类以及金属有机框架(MOF)类等。同时,对激光加工微型超级电容器未来的发展趋势和面临的挑战进行了展望。

激光直写石墨烯基微型超级电容器

微型电子设备的快速发展对多功能化、小型化的储能器件提出了新的要求.其中,微型超级电容器(MSCs)因循环寿命长、充/放电速度快等优点受到了广泛关注.石墨烯作为优异的电子导体,具有高的比表面积和良好的延展性,在微型超级电容器中表现出广阔的应用前景.在多种构建石墨烯基微型超级电容器的方法中,激光直写技术价格低廉、灵活快捷、无需牺牲模板和复杂的后续处理,是一种高效、可快速集成化的加工手段.鉴于此,本文综述了激光直写石墨烯基微型超级电容器的研究进展,包括激光构建微型储能器件的优势、典型的激光直写石墨烯基微型超级电容器及其电极材料、微型器件的构型组装(对称和非对称结构).同时,对激光直写的石墨烯基微型超级电容器未来的发展趋势和面临的挑战进行了展望.

中科院大连化物所发表微型储能器件进展报告

近日,中科院大连化物所吴忠帅研究员和包信和院士在微型储能器件方面的研究工作受到了国际同行的广泛关注,应邀在《先进材料》(Advanced Materials)上发表题为“面向平面化微型电池和微型超级电容器的道路:从二维到三维的器件构型”的进展报告。