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Mikro-flexible Kondensatoren, neue Hoffnung für die Entwicklung von intelligenten tragbaren Geräten!

2018-07-09 16:07:32


Kürzlich haben Forscher des Dalian-Instituts für chemische Physik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften zusammen mit Forschern des Shenzhen-Graduiertenkollegs der Tsinghua-Universität einen Festkörper-Lithium-Ionen-Miniatur-Flexiblen-Kondensator mit hoher Energiedichte und guter Flexibilität entwickelt. und ausgezeichnete Hochtemperaturstabilität und hoch integrierte Funktionen. Verwandte Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Energy & amp; Umweltwissenschaften in einem Artikel mit dem Titel "All-Solid-State flexible planare Lithium-Ionen-Mikro-Kondensatoren".



In den letzten Jahren sind intelligente tragbare Produkte in einem endlosen Strom entstanden, und das Konzept flexibler elektronischer Produkte wurde kontinuierlich vorgeschlagen. Es ist dringend notwendig, Mikrospeichergeräte mit hoher Speicherdichte, Flexibilität und Funktionsintegration zu entwickeln, die mit diesen kompatibel sind. Mikro-Superkondensatoren können nicht nur das Problem der geringen Leistungsdichte von Mikrobatterien und der niedrigen Energiedichte von Elektrolytkondensatoren lösen, sondern hoffen auch, dass sie als neue Generation von Mikroenergie- und Energiequellen direkt in elektronische Mikro-Nano-Geräte integriert werden können.

Um dieses Ziel zu erreichen, hat das Forschungsteam viele Erfolge in der vorherigen Forschung erzielt: die Kombination von Methanplasma-Reduktionstechnologie und Lithographie-Mikrobearbeitungstechnologie, erfolgreich hergestellte Graphen-basierte Hochleistungs-Planar-Mikro-Superkondensatoren [2]; die Verwendung von Schicht-für-Schicht-selbstorganisiertem Graphenoxid und Polylysin und die Einführung von Borsäure zwischen den Schichten, Hochtemperaturbehandlung, um einen Stickstoff-Bor-co-dotierten Graphenfilm für eine hohe Kapazität und eine Ratenleistung von Mikro-Superkondensatoren zu erhalten [3]; hochdichtes, hochleitfähiges Polymer / Graphen, aktiviertes Graphen / Graphen-Filmmaterial, hergestellt durch abwechselndes Stapeln, aufgebracht auf mikroflexible Superkondensatoren mit hoher spezifischer Energie [4]; graphenleitfähiger Polymerfilm (pedot: pss), hergestellt durch Sprühverfahren für ultradünne, bedruckbare Ultrakondensatoren mit linearer Wechselstromfilterfunktion [5]; unter Verwendung von Thiophen-Nanofolie und Graphen zur Herstellung eines Heterojunction-Verbundfilms mit geschichteter Schicht, und es wird in allen festen Superkondensatoren und Mikro-Superkondensatoren verwendet [6].


In dieser Studie war das Forschungsteam Pionier bei der Entwicklung eines neuen Konzepts für flexible Festkörper-Lithium-Ionen-Mikrokondensatoren (limc). Limc verwendet hochleitfähiges Graphen als Stromkollektor, ein Hochspannungs-Ionengel als Elektrolyt, ein Nanotitanat als negative Elektrode, ein Graphen als positive Elektrode. es hat nicht nur eine hohe Energiedichte, ausgezeichnete Zyklusstabilität, hohe elektrochemische Stabilität und ausgezeichnete mechanische Flexibilität, sondern auch eine gute modulare Integrationsfähigkeit, ohne die Notwendigkeit von Metallverbindern, es kann die Ausgangsspannung und Kapazität des Ausgangs effektiv regeln.



Das stetig wachsende Wachstum intelligenter, flexibler und miniaturisierter Elektronikprodukte erfordert leistungsstarke, sichere, flexible und hoch integrierte planare Energiespeicher. Das ist derzeit noch eine große Herausforderung. Daher hat der flexible All-Solid-State-Planar-Lithiumionen-Mikrokondensator ein großes Anwendungspotential und Anwendungsmöglichkeiten für zukünftige flexible und tragbare elektronische Produkte.


Verweise


[1] Shuanghao Zheng, Jiaming Ma, Zhong-Shuai Wu, et al. All-Solid-State flexible planare Lithium-Ionen-Mikro-Kondensatoren. Energie Umwelt. sci., 2018, doi: 10.1039 / c8ee00855h
[2] Zhong-Shuai Wu, Haled Parvez, Xinliang Feng, et al. Graphen-basierte In-Plane-Mikro-Superkondensatoren mit hoher Leistungs- und Energiedichte. Nat. Gemeinschaft. 2013, doi: 10.1038 / ncomms 3487.
[3] Zhong-Shuai Wu, Chaled Parvez, Andreas Winter, et al. Schicht-für-Schicht zusammengesetzte Heteroatom-dotierte Graphenfilme mit ultrahoher volumetrischer Kapazität und Ratenfähigkeit für Mikro-Superkondensatoren. adv. mater. 2014, doi: 10.1002 / adma. 201401228)
[4] Zhong-Shuai Wu, Haled Parvez, Shuang Li, et al. alternierend gestapelte Graphen-leitende Polymer-Kompaktfilme mit ultrahohen Luft- und Volumenkapazitäten für hochenergetische Mikro-Superkondensatoren. adv. mater. 2015, doi: 10.1002 / adma. 201501643.
[5] zhong-shuai wu, zhaoyang liu, khaled parvez, et al. Ultradünn bedruckbare Graphen-Superkondensatoren mit AC-Filterleistung. adv. mater. 2015, doi: 10.1002 / adma. 201501208.

[6] zhong-shuai wu, yijun zheng, shuanghao zheng, et al. Stapelschicht-Heterostrukturfilme aus 2-Thiophen-Nanoblättern und Graphen für hochgenaue Festkörper-Pseudokondensatoren mit erhöhter volumetrischer Kapazität. adv. mater. 2016, doi: 10.1002 / adma.201602960.


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