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大连化物所全固态柔性平面锂离子微电容器研究取得进展

发布于：2024-06-06 编辑：匿名来源：网络

新浪科技讯 - 近日，大连化物所吴忠帅课题组二维材料与能源器件课题组团队中国科学院化学物理研究所、中国科学院院士包新和团队与清华大学深圳研究生院副教授何艳兵合作，研发出全固态平面材料锂离子微电容器具有能量密度高、柔性好、高温稳定性优异、集成度高等特点。

相关研究成果发表在《能源和环境科学》（Energy Environ.Sci.）上。

近年来，可穿戴、便携式电子设备和微机电系统（如微型机器人、微型传感器）正朝着轻、薄、短、多功能集成的方向快速发展，极大地促进了现代化社会对高功率密度、高能量密度的需求，以及对具有灵活性、模块化集成等特点的微型储能器件的需求。

传统锂离子电容器因其兼有锂离子电池的高能量密度和超级电容器的高功率密度而备受关注。

然而，其三明治堆叠结构的器件配置极大地限制了其机械灵活性、高温性能和模块化集成能力。

近日，该研究团队在国际上率先开发出新概念的全固态柔性平面锂离子微电容器。

该微电容器采用高导电石墨烯作为集流体，高压离子凝胶作为电解质，纳米钛酸锂作为负极，活化石墨烯作为正极，构建出具有高离子电子电导率的平面叉指微电极，然后在全固态锂离子微电容器组装在基板上。

该锂离子微型电容器具有53.5mWh/cm3的高能量密度，高于目前报道的锂薄膜电池和微型超级电容器。

同时，锂离子微电容器具有优异的循环稳定性，一次循环后电容保持率为98.9%；具有高温电化学稳定性，可在80℃下稳定工作；并且具有优异的机械柔韧性，可用于各种应用。

在这种弯曲、扭曲状态下性能基本不下降。

此外，锂离子微电容器表现出良好的模块化集成能力，不需要金属连接器，并且可以有效调节输出工作电压和容量。

因此，这项工作为柔性、小型化、智能化储能器件的发展提供了新的策略。

上述工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、国家青年千人计划的资助。

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