中國儲能網(wǎng)訊：微型化、柔性化電子器件的快速發(fā)展，極大刺激了人們對與之匹配的微型儲能器件的需求。然而，單個微型儲能器件的輸出電壓和電流有限，難以滿足需要高電壓、大電流驅動的電子器件的應用需求，因此在實際中通常需要將多個儲能器件進行串聯(lián)和（或）并聯(lián)集成來提高電壓和（或）電流。目前儲能器件的集成一般需要借助金屬連接體，導致器件一體性、機械柔韌性差，而且由于加工過程復雜，集成化儲能器件的性能難以定制。因此，急需發(fā)展新的技術來批量化制備高度集成、性能可定制的微型儲能器件。
大連化物所制備出高度集成化平面微型儲能器件（圖片來源大連化物所 師曉宇 侯曉城）
為解決上述問題，大連化物所吳忠?guī)浹芯繂T團隊、包信和院士團隊，與中國科學院金屬研究所合作，采用絲網(wǎng)印刷方法制備出高度集成化、柔性化、高電壓輸出的石墨烯基平面微型超級電容器，相關成果于近日發(fā)表在《能源與環(huán)境科學》（Energy Environ. Sci.，DOI:10.1039/C8EE02924E）上。
在該工作中，研究人員首先開發(fā)了一種具有優(yōu)異流變學和電化學性能的石墨烯導電油墨，然后采用絲網(wǎng)印刷的方法，實現(xiàn)了平面型、集成化微型超級電容器的制備。該制備過程采用一步法實現(xiàn)，大大簡化了制作流程，顯著提高了集成器件的整體性和機械柔韌性。此外，根據(jù)不同的實際應用需求，該方法不僅可以對集成化微型超級電容器的形狀和大小進行有效調控，而且能夠通過對微型超級電容器任意串并聯(lián)集成，滿足不同的輸出電壓和電流的要求。例如，將130個單器件串聯(lián)得到的微型超級電容器模塊，可實現(xiàn)100 V以上的高輸出電壓。
該工作證明了石墨烯導電油墨可以同時作為微型儲能器件的電極和導電連接體，絲網(wǎng)印刷技術可以高效的制備出高度集成化、一體化、高電壓輸出的平面微型超級電容器。該方法獲得的模塊化電容器具有出色的良品率、性能一致性、高電壓輸出等特征，具有廣闊的應用前景。同時，該實驗中采用絲網(wǎng)印刷制備微型平面型超級電容器的方法為解決微型化和柔性化儲能器件的制備和集成問題提供了思路，具有普適性和可推廣性。
上述工作得到了國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃、大連化物所科研創(chuàng)新基金等項目的資助。
