Utvecklingen av flexibla, bärbar och implanterbar mikroelektronik har accelererat behovet av miniatyriserade och integrerade energilagringsenheter med mekaniskt robusta egenskaper, högspänning, och mycket kompatibel integration.

Mikrosuperkondensatorer (MSC) har ultrahög effekttäthet, snabb laddning och urladdningshastighet, och stabilitet med lång livslängd, som har en stor potential för mikroelektronik. Dock, de lider av relativt låg energitäthet och smala potentiella fönster.

Nyligen, ett forskarlag ledd av prof. Wu Zhongshuai från Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) vid den kinesiska vetenskapsakademin utvecklade en ny prototyp av högpresterande kaliumjonmikro-superkondensatorer (KIMSC) för att driva det känsligt integrerade tryckavkänningssystemet.

Detta arbete publicerades i Avancerade energimaterial den 18 mars.

KIMSC:erna tar MXene-härledda kaliumtitanat (KTO) nanorods som negativ elektrod och porös aktiverad grafen (AG) som positiv elektrod i en icke brännbar högspänningsjonogelelektrolyt, som fungerar som en tillräcklig kraftkälla i mikroskala för konstruktion av ett integrerat sensorsystem.

Forskarna förberedde KTO nanorods från samtidig alkalisering och oxidation av Ti3C2 MXene via hydrotermisk metod. KTO levererade en avsevärd diffusionskoefficient på 1,6 × 10 ^-12 centimeter ² s ^-1 och hög kapacitet på 145 mAh g ^-1 som anodmaterial för K-jonlagring.

De tillverkade KIMSC:erna skulle kunna erbjuda en stor driftspänning på 3,8 V, extraordinär volymetrisk energitäthet på 34,1 mWh cm ^-3 , och mekanisk robusthet.

Dessutom, de designade ett högintegrerat system baserat på KIMSC och en trycksensor för att effektivt övervaka kroppsrörelsen av armbåge och finger.