可任意变形柔性超级电容器

Small随着现代科学技术的发展,越来越多的便携产品出现在人们的生活中,电子产品逐渐向小巧、可穿戴、可折叠、柔性发展,这就要求为电子产品提供能量的储能器件具有轻、薄、韧的特点。柔性固态超级电容器是一种储能器件,具有高容量、充放电速度快、安全环保等特点。以石墨烯网状薄膜作为电极材料的柔性固态超级电容器具有双电层电容特性,并且力学性能优良,可以在任意变形时仍保持良好的电化学性能,有望获得高性能的柔性薄膜全固态超级电容器。

清华大学朱宏伟教授课题组将石墨烯网状薄膜作为电极材料,与胶体电解质组装成三明治结构的柔性固态超级电容器。石墨烯网状薄膜是通过化学气相沉积法在铜网上沉积获得,将铜网刻蚀后,可将网状薄膜转移至其它基底上。石墨烯网状薄膜复制了铜网的编织网格结构,并且在转移至其它基底后仍能将网格结构完整的保存。这种网格结构一方面为存储电荷提供了更多的内表面,另一方面增强了薄膜本身的力学性能;既可以保证较高的容量,又可以使电极材料在变形中不会被损坏。经过电化学测试,以石墨烯网状薄膜为电极材料的柔性固态超级电容器的面积比电容达到8 mF/cm2,对应的质量比电容为267 F/g。针对不同的柔性基底进行了不同的变形测试,例如弯曲、卷曲、折纸、揉团等,变形后的比电容稳定,循环使用性能优异。

该工作采用简单的方法制备了具有高性能的柔性固态超级电容器的电极材料,可实现任意基底的转移,组装后的柔性固态超级电容器可进行各种形式的变形,在柔性储能器件中具有良好的应用前景。