-中科院大連化學(xué)物理研究所——研制新型高電壓鉀離子微型超級電容器
作者:卜葉
發(fā)布時間:2021-03-30
瀏覽次數(shù):1238
-中科院大連化學(xué)物理研究所——研制新型高電壓鉀離子微型超級電容器

?

柔性鉀離子微型超級電容器與壓力傳感器集成。中科院大連化學(xué)物理研究所供圖

本報訊(記者卜葉)近日,中科院大連化學(xué)物理研究所研究員吳忠?guī)泩F(tuán)隊開發(fā)出一種基于MXene衍生鈦酸鉀負(fù)極材料的高電壓鉀離子微型超級電容器,并構(gòu)建出微型超級電容器—壓力傳感器的集成微系統(tǒng)。相關(guān)研究成果發(fā)表于《先進(jìn)能源材料》。

由于超高的功率密度、快速的充放電速率和長壽命,微型超級電容器在柔性、可穿戴、可植入微電子領(lǐng)域有著巨大潛力,然而其仍存在能量密度較低和電位窗口較窄等問題。在眾多金屬離子中,鉀離子資源豐富、還原電位低,且在非水電解質(zhì)中具有較弱的溶劑化效應(yīng)和較小的斯托克斯半徑,這有助于提高鉀離子轉(zhuǎn)移數(shù)和離子導(dǎo)電性。但是,鉀離子微型超級電容器的關(guān)鍵材料與器件合理設(shè)計仍然存在挑戰(zhàn)。

研究中,團(tuán)隊發(fā)展了同時氧化和堿化MXene的策略,制備出新型鈦酸鉀納米棒材料。該材料具有較大的長徑比和離子擴散系數(shù)以及較高的儲鉀比容量。而后,研究人員以鈦酸鉀為負(fù)極,活化石墨烯為正極,結(jié)合高電壓的離子液體凝膠電解液,構(gòu)建出新型鉀離子微型超級電容器。該電容器具有3.8V的高電壓窗口,優(yōu)于此前報道的微型超級電容器,體積能量密度達(dá)到34.1mWh/cm3,具有優(yōu)異的倍率性能和循環(huán)性能。此外,該電容器在同一柔性基底上與壓力傳感器兼容集成可以靈敏地監(jiān)測身體運動。

團(tuán)隊介紹,該研究不僅為高性能微型超級電容器的設(shè)計提供了新思路,還為微型超級電容器供電柔性電子器件提供了范例。

相關(guān)論文信息:https://doi.org/10.1002/aenm.202003835

《中國科學(xué)報》 (2021-03-30 第4版 綜合)


關(guān)注【深圳科普】微信公眾號,在對話框:
回復(fù)【最新活動】,了解近期科普活動
回復(fù)【科普行】,了解最新深圳科普行活動
回復(fù)【研學(xué)營】,了解最新科普研學(xué)營
回復(fù)【科普課堂】,了解最新科普課堂
回復(fù)【科普書籍】,了解最新科普書籍
回復(fù)【團(tuán)體定制】,了解最新團(tuán)體定制活動
回復(fù)【科普基地】,了解深圳科普基地詳情
回復(fù)【觀鳥知識】,學(xué)習(xí)觀鳥相關(guān)科普知識
回復(fù)【博物學(xué)院】,了解更多博物學(xué)院活動詳情

聽說,打賞我的人最后都找到了真愛。