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中科院物理所皮肤型超级电容器研究中取得进展
浏览: 发布日期:2017-07-13

近年来,随着柔性可穿戴电子学的蓬勃发展,皮肤型电子器件的研究和制备已成为该领域的焦点之一。为了构筑一体化的电子系统,人们迫切需要一型的柔性、超薄、轻量化的皮肤型能量存储装置。超级电容器作为一种新型的储能器件,引起了研究者们的广泛关注,然而传统的薄膜型超级电容器厚度一般在20μm以上,无法满足柔性和皮肤电子学器件的实际要求。此外,该类超级电容器多采用金属集流极和衬底,由于集流极多为脆性材料,价格高昂,且器件必须依附衬底,无法实现大角度弯折,因此现有器件难以应用于柔性便携电子学,特别是皮肤电子学领域。

中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室(筹)先进材料与结构分析实验室“纳米材料与介观物理”研究小组,多年来一直致力于碳纳米结构的制备、物性与应用基础研究,近年来在碳纳米材料基柔性储能器件领域取得了系列成果。最近,该课题组研究生栾平山、张楠、张强在中科院院士解思深、研究员周维亚的指导下,与南开大学化学学院教授牛志强等人合作研制出一种柔性、超薄、自支撑、高性能的皮肤型超级电容器。

他们利用直接生长的碳纳米管薄膜与PEDOT进行复合,并对其负载量和电化学性能进行优化。得益于大量“Y型结”构成的连续网络结构,该复合薄膜具有高达1600S/cm的电导率和300MPa的力学强度,有助于皮肤型器件的构筑。相对于其它薄膜器件,该皮肤型超级电容器在比电容量、功率密度、响应时间上均体现出显著优势,有望应用于柔性可穿戴电子学和皮肤电子学等领域。