打印出微型超級電容器和自供電集成系統
時間：2021-05-09 來源：中國科學報
近日，中國科學院大連化學物理研究所研究員吳忠帥團隊與劉生忠團隊合作，開發出一種水系MXene/PH1000雜化墨水，利用噴墨打印技術高精度、規模化制備出高體積容量的微型超級電容器，并構建出平面全柔性自供電溫度傳感系統。相關研究成果發表在《先進能源材料》上。
便攜式、可穿戴微型電化學儲能器件不僅要有較高的電化學性能，還要有柔性、長壽命、可定制形狀以及與微電子兼容集成等特性。將產能、儲能和用能器件集于一體，構建自供電系統可以解決可再生能源發電間歇性的問題。目前，這類集成微系統大多采用多種制造技術，如光刻、激光切割、電沉積等，不能保證良好的兼容性和較低的成本。噴墨打印是一種高精度、非接觸、無需掩模板的打印技術，被認為是一種可定制化設計智能柔性電子產品的策略。然而，制備性能穩定、可打印、環境友好的墨水仍具有挑戰。
合作團隊研發出的新墨水，具有高電導率、可調的粘度、卓越的打印性及長期穩定性，可同時作為高電容電極、高導電集流體、無金屬連接線和導電粘合劑。噴墨打印的微型超級電容器具有高體積電容量、高面電壓，60個串聯的無金屬集流體和連接線的微型超級電容器可以輸出高達36V的電壓。此外，合作團隊還在柔性襯底上打印微型超級電容器與溫度傳感器，同時與柔性硅薄膜太陽電池集成，構建了全柔性自供電溫度傳感集成系統，實現了對溫度變化的即時監測。該水系MXene雜化墨水為構建可打印的自供電微系統開辟了新路徑。
相關論文信息：https://doi.org/10.1002/aenm.202100746
