近(jin)日，中國科學(xue)(xue)(xue)院大(da)連化學(xue)(xue)(xue)物理研究所研究員吳忠(zhong)帥二維(wei)材料與(yu)(yu)能源(yuan)器件(jian)研究組團(tuan)隊(dui)與(yu)(yu)中科院院士(shi)包信和團(tuan)隊(dui)及清華大(da)學(xue)(xue)(xue)深圳研究生院副教授(shou)賀艷兵(bing)合作，開(kai)發出一(yi)種(zhong)具(ju)有(you)高能量密度、良好柔性、優異高溫穩定性及高度集成(cheng)化的全固態平(ping)面鋰(li)離(li)子微型電容器。相(xiang)關研究成(cheng)果發表(biao)在《能源(yuan)和環境科學(xue)(xue)(xue)》(Energy Environ. Sci.)上。

近年(nian)來(lai)，可(ke)穿戴、便攜式(shi)電子設備(bei)(bei)以及微(wei)機電系(xi)統(如微(wei)型(xing)機器人、微(wei)型(xing)傳感器)正朝(chao)著(zhu)輕薄短小、多功能(neng)集成(cheng)的(de)方向快速發(fa)展，極(ji)大地促進了現代社會對于高(gao)功率密度、高(gao)能(neng)量(liang)密度、柔(rou)性(xing)化、模塊(kuai)化集成(cheng)等特征的(de)微(wei)型(xing)儲能(neng)器件(jian)的(de)需求。傳統鋰離(li)子電容器由于具(ju)有鋰離(li)子電池的(de)高(gao)能(neng)量(liang)密度，又具(ju)有超(chao)級(ji)電容器的(de)高(gao)功率密度而備(bei)(bei)受關注。然而，其三明治堆疊(die)結構(gou)(gou)的(de)器件(jian)構(gou)(gou)型(xing)極(ji)大地限制(zhi)了其機械柔(rou)性(xing)、高(gao)溫性(xing)能(neng)以及模塊(kuai)化集成(cheng)能(neng)力。

最近(jin)，該(gai)研究團隊在(zai)國際上(shang)率先開發(fa)出(chu)一(yi)(yi)種(zhong)新(xin)(xin)概(gai)念(nian)的(de)(de)全固(gu)(gu)態柔性(xing)平(ping)面鋰(li)離(li)子(zi)(zi)微(wei)(wei)型(xing)(xing)(xing)電(dian)容(rong)器。該(gai)微(wei)(wei)型(xing)(xing)(xing)電(dian)容(rong)器以(yi)高導電(dian)石墨(mo)烯為(wei)集(ji)流體(ti)(ti)，以(yi)高電(dian)壓(ya)離(li)子(zi)(zi)凝膠作(zuo)(zuo)為(wei)電(dian)解質，以(yi)納米鈦酸鋰(li)為(wei)負極(ji)和(he)活化(hua)石墨(mo)烯為(wei)正極(ji)構筑(zhu)出(chu)高離(li)子(zi)(zi)電(dian)子(zi)(zi)傳導的(de)(de)平(ping)面交(jiao)叉指型(xing)(xing)(xing)微(wei)(wei)電(dian)極(ji)，進(jin)而在(zai)一(yi)(yi)個(ge)基底上(shang)組裝出(chu)全固(gu)(gu)態鋰(li)離(li)子(zi)(zi)微(wei)(wei)型(xing)(xing)(xing)電(dian)容(rong)器。該(gai)鋰(li)離(li)子(zi)(zi)微(wei)(wei)型(xing)(xing)(xing)電(dian)容(rong)器具有(you)(you)高能(neng)量(liang)密度53.5mWh/cm3，高于(yu)目前報道的(de)(de)鋰(li)薄膜電(dian)池和(he)微(wei)(wei)型(xing)(xing)(xing)超級電(dian)容(rong)器。同時，該(gai)鋰(li)離(li)子(zi)(zi)微(wei)(wei)型(xing)(xing)(xing)電(dian)容(rong)器具有(you)(you)優異的(de)(de)循環穩定性(xing)，6000次循環后電(dian)容(rong)保持率為(wei)98.9%;具有(you)(you)高溫電(dian)化(hua)學穩定性(xing)，能(neng)在(zai)80°C條(tiao)件下(xia)穩定工(gong)(gong)作(zuo)(zuo);以(yi)及(ji)具有(you)(you)優異的(de)(de)機械柔性(xing)，在(zai)各種(zhong)彎(wan)曲和(he)扭曲狀態下(xia)達到性(xing)能(neng)基本沒有(you)(you)衰減。此外，該(gai)鋰(li)離(li)子(zi)(zi)微(wei)(wei)型(xing)(xing)(xing)電(dian)容(rong)器表(biao)現出(chu)良好的(de)(de)模(mo)塊(kuai)化(hua)集(ji)成能(neng)力(li)，無需(xu)金屬連接體(ti)(ti)，可有(you)(you)效(xiao)調控輸(shu)出(chu)的(de)(de)工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)電(dian)壓(ya)和(he)容(rong)量(liang)。因此，該(gai)工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)為(wei)開發(fa)柔性(xing)化(hua)、小型(xing)(xing)(xing)化(hua)、智(zhi)能(neng)化(hua)儲能(neng)器件提供(gong)了新(xin)(xin)的(de)(de)策(ce)略。

上述工作(zuo)得到國家(jia)自然科學基金、國家(jia)重點研發計(ji)劃、國家(jia)青年(nian)千人計(ji)劃等項目的資助。

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