InfoMat:三维电极在微型超级电容器中的最新研究进展

近几年物联网技术取得了突飞猛进的发展,并且已经极大地渗透到日常生活中的各个领域。物联网主要由各种自主和无线电子设备组成,如无线传感器节点、电子监控、数据记录仪、射频识别设备、健康监测等。然而传统的有线供电方式已经不能满足物联网时代大部分智能设备的要求,因而迫切需要与之匹配的新型、高效能源器件和技术来实现电子元件的能量自主和免维护。特别是,微型、高效电化学储能器件受到越来越多的关注。相比于微型电池,微型超级电容器作为一种新型的微型储能器件,因其具有高功率密度,长循环寿命,以及免维护等优点,在物联网领域中展现出更广阔的应用前景。目前,如何进一步提高微型超级电容器的能量密度成为拓展其在物联网领域广泛应用的重中之重,成为该领域的研究热点方向之一。构建三维电极被认为是改善微型电容器在有限空间内的能量存储密度的一种高效解决方案。随着各种三维电极不断开发,微型超级电容器的储能性能得到了显著的改善。

基于微型超级电容器中三维电极的最新研究进展,德国伊尔梅瑙工业大学雷勇教授研究团队在Wiley新期刊InfoMat上发表了相关的综述论文“Advances on three-dimensional electrodes for micro-supercapacitors: A mini-review”。这篇综述论述了微型超级电容器中三维电极的基本设计理念和最新的研究进展。首先归纳了微型超级电容器目前的主要器件结构,包括三明治结构和平面结构,然后分析了三维电极在微型超级电容器中的显著优势,并概述了纳米结构电极在微型超级电容器中设计的基本思路,主要包括同质和异质结构的三维电极设计。随后总结了近几年微型超级电容器中的三维电极的设计和制备所取得的研究进展。最后,文章介绍了基于三维电极的微型超级电容器的未来的研究挑战,并对其发展前景进行了相应的展望。

相关工作发表在InfoMat (DOI: 10.1002/inf2.12007) 上。