微型化、柔性化電子器件的快速發展，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和（或）並聯集成來提高電壓和（或）電流。目前儲能器件的集成一般需要藉助金屬連接體，導致器件一體性、機械柔韌性差，而且由於加工過程複雜，集成化儲能器件的性能難以定製。因此，急需發展新的技術來批量化製備高度集成、性能可定製的微型儲能器件。
為解決上述問題，大連化物所吳忠帥研究員團隊、包信和院士團隊，與中國科學院金屬研究所合作，採用絲網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，相關成果於近日發表在《能源與環境科學》（Energy Environ. Sci.，DOI:10.1039/C8EE02924E）上。
在該工作中，研究人員首先開發了一種具有優異流變學和電化學性能的石墨烯導電油墨，然後採用絲網印刷的方法，實現了平面型、集成化微型超級電容器的製備。該製備過程採用一步法實現，大大簡化了製作流程，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並聯集成，滿足不同的輸出電壓和電流的要求。例如，將130個單器件串聯得到的微型超級電容器模塊，可實現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，絲網印刷技術可以高效的製備出高度集成化、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、高電壓輸出等特徵，具有廣闊的應用前景。同時，該實驗中採用絲網印刷製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製備和集成問題提供了思路，具有普適性和可推廣性。
閱讀更多 觀瀾能源 的文章
