近日，中科院大連化學(xué)物理研究所吳忠?guī)泩F隊和傅強團隊合作，開發(fā)出一種器件組裝新方法，將平面圖案化微電極包裹在化學(xué)交聯(lián)的氧化石墨烯—聚乙烯醇基水凝膠電解質(zhì)中，成功構(gòu)建出一種無基底、無固定形狀的新概念微型超級電容器。研究成果發(fā)表在《先進(jìn)功能材料》上。

微型超級電容器是一種重要的高功率微型儲能器件，但由于基底引入、電極/電解液與基底之間的相容性差、封裝工藝復(fù)雜等多種因素，導(dǎo)致器件形狀固定單一、機械柔性較差、能量密度低，很難滿足對空間和柔性要求高的特定微系統(tǒng)的應(yīng)用場景需求。

研究人員開發(fā)出一種器件組裝新方法，將二維材料（如石墨烯）基平面圖案化微電極包裹在含氧化石墨烯的化學(xué)交聯(lián)聚乙烯醇基水凝膠電解質(zhì)薄膜中，成功構(gòu)建出一種基于“微電極—電解質(zhì)一體化薄膜”新概念的無基底、無固定形狀的微型超級電容器。

該器件具有超薄器件厚度、超柔性、高面積容量和高集成度。特別是在彎曲、折疊、扭轉(zhuǎn)、褶皺等多種形變狀態(tài)下，該微型超級電容器仍保持原有的高電化學(xué)性能。研究人員表示，高度集成化的9個串聯(lián)石墨烯基微型超級電容器模塊，在嚴(yán)重扭曲形變的條件下，整個模塊仍具有優(yōu)異的電化學(xué)一致性，在7.2 V的電壓下仍能穩(wěn)定地工作。

本項研究為發(fā)展無基底、無固定形狀新型微型儲能器件提供了一種普適性方法和新設(shè)計策略。