7月20日消息 記者從中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所獲悉，當(dāng)今世界，隨著現(xiàn)代科技的快速發(fā)展，可彎曲式顯示屏、電子襯衫和卷屏手機等柔性電子產(chǎn)品概念逐漸從概念產(chǎn)品靠近消費領(lǐng)域，引發(fā)了消費者的極大興趣和期待。而這些柔性化、微型化的智能電子產(chǎn)品的問世，帶動了其配套的芯片儲能器件的發(fā)展，柔性化、微型化、平面化超級電容器應(yīng)用而生。

與傳統(tǒng)的儲能器件相比，該類型的電容器具有輕量化、厚度薄、體積小、高功率密度、長循環(huán)壽命和快速頻率響應(yīng)等優(yōu)點，被認為是集成電子器件重要的微電源儲能器件，引起了世界各國的廣泛關(guān)注。然而，制備柔性化、微型化、平面化電容器的工藝通常十分復(fù)雜，需要采用光刻蝕、等離子體刻蝕等較為苛刻的技術(shù)手段來獲取相應(yīng)的電極。因此，發(fā)展一種簡單、高效制備高性能柔性化、微型化、平面化超級電容器的方法十分必要。

石墨烯是一種二維的碳材料，2010年的諾貝爾物理學(xué)獎將其帶入了人們的視線。那么，到底什么是石墨烯呢？簡單而言，將有序排列的、蜂窩狀、層層堆疊形成的石墨，剝離成單層的薄片時，這種只有一個碳原子厚度的單層石墨就被稱為石墨烯。那么石墨烯為什么會有這么大的名聲呢？這是因為這種單原子厚度的石墨烯具有獨特的、非常規(guī)物理化學(xué)性質(zhì)。特別是具有超高的比表面積（2620m2/g）、高的理論比容量（550F/g）、超高的導(dǎo)電性等，因此被廣泛的應(yīng)用于電極材料的研究中。尤其是對于平面化微型超級電容器來說，利用石墨烯作為電極材料能夠充分利用石墨烯的優(yōu)勢，不僅能夠進一步降低整個器件薄度、減小體積，同時實現(xiàn)了電解液離子的快速遷移，從而實現(xiàn)電荷的高能量存儲。與石墨烯相似，黑磷烯是一種新型的二維材料，由于其獨特的半導(dǎo)體性質(zhì)和微觀褶皺結(jié)構(gòu)，在光學(xué)及電子設(shè)備領(lǐng)域中有著廣泛的研究基礎(chǔ)。而這兩種材料的有機結(jié)合則使得獲得高性能儲能材料成為了可能。

近日，中科院大連化物所吳忠?guī)浹芯繂T所帶領(lǐng)的二維材料與能源器件研究團隊與中科院金屬研究所任文才研究員團隊合作，在簡單、高效制備高性能柔性化、微型化、平面化電容器領(lǐng)域開展了系統(tǒng)性的研究工作，相關(guān)研究成果發(fā)表在《美國化學(xué)會-納米》雜志上。

研究團隊提出通過簡單的掩膜板協(xié)助一步過濾法制備出具有二維黑磷烯與石墨烯疊層的復(fù)合微電極薄膜，相比于以往的制備手段，這種器件加工策略成本低、能耗低且簡單易行，為一步法實現(xiàn)平面型電容器復(fù)合薄膜的制備工藝提供了新思路。

與此同時，研究團隊嘗試將制備的薄膜電極直接轉(zhuǎn)移到柔性基底上組裝成為平面型電容器，在電化學(xué)測試過程中，該平面型電容器在離子液體中表現(xiàn)出較高工作電壓（3V）和能量密度（11.6mWh/cm3），遠高于商用化電容器。相比于以往的電容器，該器件在制備過程中無需加入常規(guī)的金屬集流體、內(nèi)部互聯(lián)或接觸體，可實現(xiàn)模塊化器件的構(gòu)筑，為平面型電容器的有效構(gòu)筑、生產(chǎn)和集成提供了科學(xué)依據(jù)。

此外，研究團隊對該電容器的柔性化性能進行電化學(xué)測試。測試結(jié)果表明，即使在高度彎曲狀態(tài)下，該平面電容器仍能保持良好的性能。該研究成果對于柔性化儲能器件在未來的工業(yè)化應(yīng)用提供了前期準備。