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condensadores micro-flexibles, ¡nueva esperanza para el desarrollo de dispositivos portátiles inteligentes!

2018-07-09 16:07:32


Recientemente, investigadores del Instituto Dalian de Física Química de la Academia China de Ciencias colaboraron con investigadores de la escuela de posgrado de Shenzhen de la Universidad de Tsinghua para desarrollar un condensador flexible en miniatura planar de iones de litio de estado sólido con alta densidad de energía, buena flexibilidad, y excelente estabilidad a altas temperaturas, y características altamente integradas. el resultado de investigación relacionado ha sido publicado en la revista energy & amp; ciencia ambiental en un artículo titulado "microcondensadores de iones de litio planar flexibles de estado sólido".



en los últimos años, los productos inteligentes portátiles han surgido en un flujo sin fin, y el concepto de productos electrónicos flexibles se ha propuesto continuamente. Es urgente desarrollar dispositivos de almacenamiento de microenergía con alta densidad de almacenamiento de energía, flexibilidad e integración funcional que sean altamente compatibles con ellos. Los micro-supercondensadores no solo pueden resolver el problema de la baja densidad de potencia de la microbatería y la baja densidad energética de los condensadores electrolíticos, sino que también esperan integrarse directamente con dispositivos microanano electrónicos como una nueva generación de micro energía y fuentes de energía.

para lograr este objetivo, el equipo de investigación ha logrado muchos logros en la investigación anterior: la combinación de tecnología de reducción de plasma de metano y tecnología de micromecanizado de litografía, produjo con éxito microcondensadores planos de alta potencia basados ​​en grafeno [2]; el uso de óxido de grafeno autoensamblado capa por capa y polilisina, y la inserción de ácido bórico entre las capas, tratamiento a alta temperatura para obtener película de grafeno co-dopado con boro-nitrógeno para alta capacitancia y rendimiento de velocidad de micro-supercondensadores [3]; Polímero / grafeno de alta densidad, altamente conductivo, material de película de grafeno / grafeno activado preparado mediante apilamiento alterno, aplicado a supercondensadores micro-flexibles de alta energía específica [4]; película de polímero conductor de grafeno (pedot: pss) preparada por el método de pulverización para ultrafino, imprimible, ultracondensador con función de filtración lineal de ca [5]; utilizando thiophene nanosheet y graphene para preparar una película compuesta heterojunction capa apilada, y se utiliza en todos los supercondensadores sólidos y micro supercondensadores [6].


en este estudio, el equipo de investigación fue pionero en el desarrollo de un nuevo concepto de microcapacitores de litio planar (limc) de estado sólido de estado sólido. el limc usa grafeno de alta conductividad como colector de corriente, un gel de iones de alto voltaje como electrolito, un nano-titanato como electrodo negativo, un grafeno como electrodo positivo. no solo tiene alta densidad de energía, excelente estabilidad de ciclo, estabilidad electroquímica de alta temperatura y excelente flexibilidad mecánica, sino también una buena capacidad de integración modular, sin la necesidad de conectores de metal, puede regular eficazmente el voltaje de salida y la capacidad de la salida.



el crecimiento cada vez mayor de productos electrónicos inteligentes, flexibles y miniaturizados requiere sistemas de almacenamiento de energía planar de alto rendimiento, seguros, flexibles y altamente integrados. actualmente, esto sigue siendo un gran desafío. por lo tanto, el microcondensador de iones de litio planar flexible de estado sólido tiene un gran potencial de aplicación y perspectivas de aplicación en futuros productos electrónicos flexibles y ponibles.


referencias


[1] shuanghao zheng, jiaming ma, zhong-shuai wu, y col. microcondensadores de iones de litio planar flexibles de estado sólido. energía ambiental. sci., 2018, doi: 10.1039 / c8ee00855h
[2] zhong-shuai wu, khaled parvez, xinliang feng, et al. micro-supercondensadores en el plano basados ​​en grafeno con alta potencia y densidades de energía. nat. commun. 2013, doi: 10.1038 / ncomms 3487.
[3] zhong-shuai wu, khaled parvez, andreas winter, et al. capas de grafeno dopadas con heteroátomos ensambladas capa a capa con capacitancia volumétrica ultra alta y capacidad de velocidad para micro-supercondensadores. adv. mater. 2014, doi: 10.1002 / adma. 201401228)
[4] zhong-shuai wu, khaled parvez, shuang li, et al. películas compactas de polímeros conductores de grafeno apiladas alternadas con capacidades areal y volumétrica ultraalta para microcondensadores de alta energía. adv. mater. 2015, doi: 10.1002 / adma. 201501643.
[5] zhong-shuai wu, zhaoyang liu, khaled parvez, et al. supercondensadores de grafeno ultrafino imprimibles con un rendimiento de filtro de línea de CA. adv. mater. 2015, doi: 10.1002 / adma. 201501208.

[6] zhong-shuai wu, yijun zheng, shuanghao zheng, y col. capas de heteroestructura de capas apiladas de nanohechas de tiofeno en 2d y grafeno para pseudocondensadores de estado sólido de alta velocidad con capacitancia volumétrica mejorada. adv. mater. 2016, doi: 10.1002 / adma.201602960.


editado por suzhou yacoo science co., ltd.


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