隨著人們對柔性電子或可穿戴電子產品需求的日益增長,迫切需要發展相應的柔性全固態儲能器件。在當前發展的柔性儲能系統中,柔性全固態微超級電容器(MSCs)陣列因其較快的充放電速率、較高的安全性和超長的循環壽命且易與電子電路或其它柔性功能基元集成構建復雜的態勢感知、無線傳感或通訊等體系,引起了廣泛的關注。目前,柔性全固態MSCs陣列的構筑大都采用噴涂、噴印或絲網印刷等技術將目標電活性材料集成到前加工的叉指電極上,這些都需要較昂貴的設備或特制的活性材料墨水,在一般的實驗室中難以完成,而且大規模加工和集成仍面臨挑戰,且電活性材料的定向或有序性以及與柔性集流體的界面接觸問題仍有待改善。
目前,柔性全固態MSCs陣列的構筑大都采用噴涂、噴印或絲網印刷等技術將目標電活性材料集成到前加工的叉指電極上,這些都需要較昂貴的設備或特制的活性材料墨水,在一般的實驗室中難以完成,而且大規模加工和集成仍面臨挑戰,且電活性材料的定向或有序性以及與柔性集流體的界面接觸問題仍有待改善。近來我們擺脫了噴印和印刷技術的思想束縛,巧妙借助一步或多步電化學沉積和催化生長技術,逐步實現了 CuSe 納米片骨匡橦、CuSe@ Ni0H 乖直交叉雜化納米片骨架、CuSe@Fe00H和 CuSe@Mn00H垂直交叉納米片骨架等電活性材料在 A/PET 叉指電極上的可控沉積或集成,增強了活性材料與集流體間的界面接觸和電子合,大大降低了其接觸電阻。在選擇合適固態電解液和隔膜的基礎上,成功構建了柔性全固態平面內對成型或不對稱型MSCs陣列。在保證其功率密度的同時,實現了其能量密度的逐步提升。簡單串聯或集成兩個上述 MSCs陣列裝置,可長時間點亮紅色或綠色LED燈(8-30分鐘),且還可驅動學生用科學計算器工作2-3h。
》 技術指標和研究創新點
(1)在無噴印和印刷技術支撐下,實現目標活性材料的塑形、尺寸控制、定向生長和集成,以及高效傳質通道的構建;
(2)降低活性材料與集流體間的接觸電阻;
(3)可反復拉伸或彎曲,而性能幾乎不變;
(4)在保證高功率密度的同時,提高其能量密度,至少可驅動或點亮 LED 燈泡
(5)整個集成和構筑技術簡單、重現性非常好、可大面積集成開發
> 市場前景分析
開發新型微電子集成和技工技術,可減少有機墨水和溶劑的使用降低污染,助力“雙碳”戰略目標的實現和電子產業的綠色健康發展具有較好的市場前景和發展潛力。
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