微型化電化學(xué)儲(chǔ)能器件已被廣泛認(rèn)為是柔性化、微型化、智能化集成電子產(chǎn)品的關(guān)鍵電源,如遙感器、微型機(jī)器人和自供電微系統(tǒng)等。雜化微型超級(jí)電容器,因結(jié)合微型電池的高能量密度和微型超級(jí)電容器的高功率密度的優(yōu)點(diǎn),是一種新型的微型電化學(xué)儲(chǔ)能器件。相對(duì)于金屬鋰,鈉資源豐富、成本低廉、且鈉的電化學(xué)性能與鋰相似,因此,開(kāi)發(fā)出鈉離子微型儲(chǔ)能器件具有重要的應(yīng)用前景。
最近,該團(tuán)隊(duì)以海膽狀的鈦酸鈉為電池型的負(fù)極、多孔活化石墨烯為電容型的正極,結(jié)合高壓離子液體凝膠電解液,成功構(gòu)建了柔性化平面鈉離子微型超級(jí)電容器。通過(guò)電池型負(fù)極和電容型正極的有效耦合,該鈉離子微型超級(jí)電容器能夠在3.5 V的高壓下穩(wěn)定工作,具有高能量密度37.1 mWh/cm3和超低的自放電速率(44h,從3.5V到2.1V)。該鈉離子微型超級(jí)電容器具有多方向快速離子擴(kuò)散通道,極大地降低了電荷轉(zhuǎn)移電阻,并顯著提高了功率密度。同時(shí),由于器件的平面幾何結(jié)構(gòu)和離子凝膠電解液的不可燃性,該微型器件具有良好的機(jī)械柔韌性和80℃的高溫穩(wěn)定性。
上述工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等的資助。相關(guān)研究成果發(fā)表在《先進(jìn)科學(xué)》(Advanced Science)上。