(Vänster) Fotografi av nio sammankopplade mikrosuperkondensatorer. (Höger) Mikrosuperkondensatorer i ett mycket vikt tillstånd. Upphovsman:Xiao et al. © 2017 American Chemical Society
(Phys.org)-En av de mest lovande mikroskala strömkällorna för bärbar och bärbar elektronik är en mikro-superkondensator-de kan göras tunna, lättvikt, mycket flexibel, och med en hög effekttäthet. I vanliga fall, dock, tillverkning av dessa enheter innebär komplicerade tekniker som ofta kräver höga tryck, bestrålning, och flera steg.
I en ny studie, forskare har utvecklat en enkel "ettstegsmetod" för att tillverka mikro-superkondensatorer och visa att de slutliga enheterna uppvisar en mycket bra övergripande prestanda, inklusive en hög effekttäthet (1500 mW/cm 3 ) samt en energitäthet (11,6 mWh/cm 3 ) som är minst dubbelt så hög som liknande mikro-superkondensatorer.
Forskarna, Han Xiao et al. vid Chinese Academy of Sciences, har publicerat sin uppsats i ett nyligen utgåva av ACS Nano .
"Vi har utvecklat en mångsidig, enkel och effektiv metod för att tillverka högenergimikro-superkondensatorer med utformade former, "medförfattare Zhong-Shuai Wu vid Dalian National Laboratory for Clean Energy, Kinesiska vetenskapsakademien, berättade Phys.org .
Det väsentliga steget för att tillverka den nya mikro-superkondensatorn är att integrera fosforananoskikt i mellanlagret av grafenanosark, och den goda prestationen beror till stor del på den synergistiska kombinationen av dessa två material. De olika materialen har kompletterande effekter, med fosforen som erbjuder en hög lagringskapacitet och förhindrar grafenarken från oönskad stapling, medan grafen utgör huvudskelettet och erbjuder ett höghastighets elektrontransportnät.
Bland deras andra egenskaper, mikro-superkondensatorerna visar mycket god flexibilitet, som forskarna tillskriver den skiktade strukturen och plana enhetens geometri. Enheten har också en hög kapacitans, som upprätthålls på nästan 90% av sin maximala kapacitet efter 2000 cykler. I allmänhet, den enkla tillverkningsprocessen bidrar också till att förbättra enhetens prestanda eftersom den undviker den kontaminering och oxidation som ofta uppstår under flerstegsbehandling.
Som forskarna förklarar, de små energilagringsenheterna har potential att användas inom en mängd olika områden.
"Mikro-superkondensatorer är mycket lovande för energilagring på chip, "Sa Wu." Mycket nyligen, framväxten av bärbar och smart elektronik kräver omedelbart mycket flexibel och multifunktionell, integrerade energilagringsenheter. Övergripande, nya mikro-superkondensatorer kan hålla jämna steg med den snabba utvecklingen av högteknologiska mikrosystem som används i precisionsinstrumenten, material, biomedicinska och andra områden. "
Forskarna förväntar sig också att i framtiden, den nya tillverkningsprocessen kan enkelt skalas upp och så småningom användas för kommersiella ändamål. De planerar också att undersöka andra material och tekniker för utveckling av mikroskala energilagringssystem.
"Vi utvecklar kontinuerligt en mängd ultratunna, strukturellt definierade grafen och 2-D-material, säkra högspänningselektrolyter, och tillverkningstekniker för enheter för flexibel, smart, och integrerade system för energilagring av mikroskala, såsom högenergimikro-superkondensatorer, "Sa Wu.
© 2017 Phys.org
