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JMCA连续发表吴伟课题组印刷柔性能源器件进展时间:2023-02-10 00:49:06

 近日,吴伟教授课题组在Journal of Materials Chemistry A期刊(影响因子:14.511)连续发表2篇印刷柔性能源器件领域的最新研究成果,该研究得到了国家高层次人才计划、湖北省自然科学基金和中国博士后基金的支持。

快速发展的柔性电子器件、可穿戴电子产品和物联网等领域对柔性能源的依赖日益增大。柔性超级电容器因其充放电速度快、功率密度大和循环寿命长等优点在柔性能源领域中表现出卓越的应用前景。然而,柔性超级电容器较低的能量密度和匮乏的柔性制造工艺对柔性能源的工业化应用提出了相当大的挑战。

吴伟教授课题组通过数年的研究,利用印刷电子技术为柔性能源器件的大批量制造提供了新的解决方案。通过构建多电子/离子传导通道油墨,制备了不对称柔性超级电容器,该印刷超级电容器的能量和功率密度分别达到了0.093 mW h cm-2和30 mW cm-2。最终,两个串联的印刷柔性超级电容器在充电50s后可以为一个计时器供电6h,为未来便携式和可穿戴电子设备的能源设计开辟了新的研究思路。课题组进一步提出利用表面蚀刻工程,激活了镍掺杂的铁氰化合物(NiHCF)电极材料中更多的活性位点,这些活性位点对于促进电解质离子的快速迁移至关重要。课题组创新地通过密度泛函理论计算(DFT)揭示了电极材料的缺陷对其化学性能影响的机制,为电极材料的设计开辟了一条新途径。在此基础上,首次制备了印刷柔性NiHCFs基超级电容器,该印刷柔性电容器表现出了优异的比电容和柔性,其比电容可达到7.3 mF cm-2,循环10000次后仍能保持初始比电容的88.1%。将其制备成可穿戴手环,可稳定的驱动LED灯。上述研究为开发可印刷的高能量密度和集成化的柔性储能器件提供了可能。

论文链接:

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/ta/d2ta08043e

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/TA/D2TA06580K