大連化物所開發(fā)出高能量密度的柔性鈉離子微型超級電容器

近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所二維材料與能源器件研究組（DNL21T3）研究員吳忠?guī)泩F(tuán)隊與中科院院士包信和團(tuán)隊合作開發(fā)出具有高能量密度、高柔性、高耐熱性能的柔性平面鈉離子微型超級電容器。

微型化電化學(xué)儲能器件已被廣泛認(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、微型機器人和自供電微系統(tǒng)等。雜化微型超級電容器，因結(jié)合微型電池的高能量密度和微型超級電容器的高功率密度的優(yōu)點，是一種新型的微型電化學(xué)儲能器件。相對于金屬鋰，鈉資源豐富、成本低廉、且鈉的電化學(xué)性能與鋰相似，因此，開發(fā)出鈉離子微型儲能器件具有重要的應(yīng)用前景。

最近，該團(tuán)隊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電容器。通過電池型負(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，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械柔韌性和80℃的高溫穩(wěn)定性。

上述工作得到國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃等的資助。相關(guān)研究成果發(fā)表在《先進(jìn)科學(xué)》（Advanced Science）上。