紙上微型超級電容器
關注創建者：匿名 創建時間：2021-12-31
紙上微型超級電容器的實例教程
紙上微型超級電容器
通過刮刀技術和冷凍干燥，Mg
2+
-MXene 氣凝膠具有定制的形狀/尺寸，具有高表面積 (140.5 m2 g
-1
)、優異的導電性 (758.4 S m
-1
) 和在水中的高穩定性.高導電性 MXene 氣凝膠展示了其從宏觀技術（例如，電磁干擾屏蔽和電容去離子（CDI））到片上電子（例如，準固態微型超級電容器（QMSC））的多種應用。作為 CDI 電極，
Mg
2+
-MXene 氣凝膠表現出高鹽吸附能力（33.3 mg g
-1
）和長期運行可靠性（超過 30 次循環）
，與文獻進行了極好的比較。此外，與其他最先進的 QMSCs 相比，具有交叉 Mg
2+
-MXene 氣凝膠電極的 QMSCs 表現出高面積電容 (409.3 mF cm
-2
)，具有優異的功率密度和能量密度。
相關論文以題為
Metal Ion-Induced Assembly of MXene Aerogels via Biomimetic Microtextures for Electromagnetic Interference Shielding, Capacitive Deionization, and Microsupercapacitors
發表在《
A
dvanced Energy Materials
》上。
【主圖導讀】
圖1
受
Phrynosomacornutum 啟發的 MXene 微紋理具有高水傳輸速度和卓越的儲水能力。
圖2
用于可擴展制造無粘合劑
MXene 氣凝膠的仿生 MXene 組裝平臺。
展開 【引言】
近年，許多研究人員致力于設計具有交流線路濾波功能的平面微型超級電容器。例如，通過簡單的疊層方法制備了基于柑橘藍橋聯配位聚合體框架(PiCBA)的平面微型超級電容器，該微型超級電容器表現出優異的交流線路過濾性能。目前，各種便攜式電子設備正朝柔性、可拉伸、可穿戴、小型化方向發展，已有研究制備了塑料基底的交流線路過濾柔性微型超級電容器。然而，由于需耐受更大的張力，微型電容器彈性的實現相比柔性更具有挑戰性；另一方面，電極材料和器件結構的高要求也導致了交流線路過濾可拉伸微型超級電容器的制備是一項挑戰。
【成果簡介】
近日，南開大學的牛志強團隊在Nano Energy上發表最新研究成果 “Highly Stretchable Integrated System for Micro-supercapacitor with AC Line Filtering and UV Detector”。在該文中，研究者基于SWCNT膜設計了褶皺微型電極并組裝制備了可高度拉伸的微型超級電容器。該類微型超級電容器獨特的結構賦予其高頻快速響應性能，因而此微型超級電容器可用作交流線路濾波器件，在拉伸至200%時仍舊能夠保持穩定的交流線路濾波性能。除此之外，基于SWCNT膜與TiO2納米顆粒制備了可高度拉伸的微型超級電容器，TiO2納米顆粒在褶皺SWCNT微電極上的負載使得微型超級電容器具有紫外光電探測的能力，其靈敏度高達6.2。此高度可拉伸的超級電容器在不同拉伸時間甚至重復拉伸100次仍可保持穩定的光電探測性能和比電容性能。此類集交流線路濾波與光電探測性能于一身的高度可拉伸微型超級電容器的制備與設計推動了超級電容器與其他電子器件的集成和組裝的發展。
展開 近日，安徽大學物理與材料科學學院吳明在教授和胡海波教授在可拉伸柔性微型鋅離子超級電容器領域取得重要研究進展。此項研究工作展示了一種簡單有效的策略,促進了高性能離子超級電容器的發展。相關研究成果以“Synchronously manipulating Zn2+ transfer and hydrogen/oxygen evolution kinetics in MXene host electrodes toward symmetric Zn-ions micro-supercapacitor with enhanced areal energy density”為題發表在國際知名期刊《Energy Storage Materials》上。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.ensm.2021.04.047
二價電荷的離子(如Zn2+)由于尺寸更大、庫侖相互作用更強，在MXene電極內擴散遲緩，這是開發更高能量密度的MXene基微型超級電容器(MSCs)的一個重要挑戰。
基于此，吳明在教授和胡海波教授合作設計并制備了MXene/細菌纖維素纖維復合薄膜，有效地拓寬了MXene片之間的離子傳輸通道，降低Zn2+在電極內的擴散屏障。同時，結合“反催化策略”抑制電極內HER/OER反應動力學，將工作電壓提高到1.2 V，極大地提高了面積能量密度。此外，基于液態金屬電路，開發了一種可拉伸ZMSCs陣列，實現電壓和能量可控輸出，同時實驗表征和理論計算相互驗證，有力證明了可拉伸ZMSCA結構設計的合理性和有效性。
展開 最近，為了克服聚苯胺的弱親水性，
西南交通大學
楊維清教授
/
張海濤副教授
，和加州大學洛杉磯分校
陳俊助理教授
團隊
通過一種簡便的組裝分散策略設計出了一種低成本，易于制造且空氣穩定的
導電聚合物（
CP）墨水，該策略可提供約10
?
2
S cm的高電導率以及在0.5 A g
-1
（脫水狀態）下具有顯著的386.9 F g
-1
的比電容。
不含添加劑的CP墨水通過噴涂方法直接用于
打印
可穿戴式微型超級電容器（MSC），可提供較高的面電容（96.6 mF cm
-2
）和體積電
容（
26.0 F cm
-3
），
性能優于大多數最先進的基于CP的超級電容器。這項工作為實現可擴展的MSC提供了一種新方法，從而為下一代分布式電子產品提供了一種經濟高效，環保且普及的能源解決方案。
相關論文以題為
Air-Stable Conductive Polymer Ink for Printed Wearable Micro-Supercapacitors
發表在《
Small
》上。
【科研摘要】
圖1
用于打印的可穿戴
MSC的空氣穩定型導電聚合物油墨。
圖2
CP油墨的特性和性能。
圖3
基于
CP墨水的MSC的電化學性能。
圖4
集成
MSCs電路的電化學性能。
【總結】
團隊提出了一種組裝分散策略，用于可擴展制造的空氣穩定的低成本導電聚合物油墨，以打印可穿戴式
MSC。
展開 
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紙上微型超級電容器
【摘要】
將
MXene 納米片的協同特性擴展到微孔氣凝膠結構需要有效的策略來克服納米片重新堆疊而不影響 MXene 的優勢特性。3D MXene 氣凝膠的傳統組裝方法通常涉及外部粘合劑/模板和/或額外的功能化，這會犧牲 MXene 氣凝膠的導電性和電化學活性。
最近
，
馬里蘭大學
近日，安徽大學物理與材料科學學院吳明在教授和胡海波教授在可拉伸柔性微型鋅離子超級電容器領域取得重要研究進展。此項研究工作展示了一種簡單有效的策略,促進了高性能離子超級電容器的發展。相關研究成果以“Synchronously manipulating Zn2+ transfer and hydrogen/oxygen evolution kinetics
【科研摘要】
預計在物聯網時代，打印電子產品將促進廣泛分布的可穿戴電子產品。然而，開發廉價且穩定的電極油墨仍然是打印電子行業和學術界的重大挑戰。最近，為了克服聚苯胺的弱親水性，
西南交通大學
楊維清教授
/
張海濤副教授
，和加州大學洛杉磯分校
陳俊助理教授
團隊
通過一種簡便的組裝分散策略設計出了一種低成本，易于制造且空氣穩定的
導電聚合物（
CP
近日，中科院大連化物所催化基礎國家重點實驗室二維材料化學與能源應用研究組（508組）吳忠帥研究員團隊與薄膜硅太陽電池研究組（DNL1606）劉生忠研究員團隊合作，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。
圖 1
近日，北京理工大學化學與化工學院博士生高暢以第一作者身份在Nature Communications期刊發表題目為“A seamlessly integrated device of micro-supercapacitor and wireless charging with
【引言】
近年，許多研究人員致力于設計具有交流線路濾波功能的平面微型超級電容器。例如，通過簡單的疊層方法制備了基于柑橘藍橋聯配位聚合體框架(PiCBA)的平面微型超級電容器，該微型超級電容器表現出優異的交流線路過濾性能。目前，各種便攜式電子設備正朝柔性、可拉伸、可穿戴、小型化方向發展，已有研究制備了塑料基底的交流線路過濾柔性微型超級電容器。然而，由于需耐受更大的張力，微型電容器彈性的實現相比柔性更具有挑戰性
