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专家综述:芯片储能用石墨烯基平面微型超级电容器

2014-08-16 10:17
苏子言岁月
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  石墨烯(Graphene)是一种由sp2杂化碳原子紧密排列成蜂窝状晶格结构的、单原子厚度的二维炭材料。这种新型二维材料拥有诸多优异特性,如超薄、高导电性、高比表面积、高比容量,是制备微型超级电容器的重要材料之一。

  小型化、柔性化、平面化的高性能微型电化学储能器件,是便携式电子器件和体内电子器件快速发展的迫切需求。作为电化学能源存储领域的前沿研究方向之一,微型超级电容器(Micro-Supercapacitors)不仅能够解决微型电池功率密度低、电解电容器能量密度不高的问题,而且有望作为新一代的微量能量与功率源,与纳电子器件直接融合集成。目前,在全球范围内,对微型超级电容器的研究尚处于起步阶段,但由于其具备极大的发展潜力,被认为是一种非常有前景的微型能源器件。

  石墨烯已被证明是一种极具前景的高性能能源材料,不仅仍有很大的研究空间和突破的可能,而且有望较快实现其工业应用。为了发展高性能的微型超级电容器:首先,发展新型的形貌和结构可控的石墨烯及其复合材料是关键,同时可用其他类石墨烯纳米片(如MnO2,RuO2,VS2)材料来增加比容量和能量密度;其次,继续发展高效、低成本、大面积生产薄膜的技术(如屏幕印刷、喷墨打印、激光刻绘),获得形貌连续、孔隙发达、高导电性的薄膜电极;最后,微型超级电容器器件结构的整体优化,需要兼顾电极、隔膜、电解液和基板之间的界面融合,优化高分辨率平面交叉电极结构和微电极主要几何参数,包括微电极的宽度、长度、数目和电极间隙。

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