采用闪光灯退火石墨烯-碳纳米管复合电极的柔性微型超级电容器及其能量密度增强

摘要整理

随着微功率电源需求的增长，微型超级电容器（MSCs）已成为微型化设备的关键能量存储器件，具有强大的电化学储能能力。然而，开发既能实现高能量密度又能实现高功率密度的简单可扩展制造方法仍是主要挑战。本研究提出了一种改进的微型超级电容器制造方法，采用三维互联石墨烯/碳纳米管（CNT）复合电极。该方法结合了闪光灯退火（FLA）和激光烧蚀两种工艺：FLA将氧化石墨烯（GO）和CNT复合膜转化为三维结构的石墨烯/CNT电极，激光烧蚀则精确地将其图案化为叉指结构。这种双工艺技术制备的微型超级电容器具有优异的电化学性能，面积比电容达26.11 mF/cm²，体积比电容达31.88 F/cm³。器件能量密度分别为3.72 μWh/cm²（面积能量密度）和4.43 mWh/cm³（体积能量密度），在极端弯曲条件下保持初始电容的97%，展现出卓越的机械柔性和耐久性。此外，通过串联和并联配置验证了该方法的可扩展性，可在无需额外互连的情况下实现增强的电压和电流输出。总体而言，FLA与激光烧蚀工艺的结合为推进微型能量存储器件的性能和可扩展性提供了重要前景，满足了对高效、柔性、大容量微功率电源的日益增长的需求。

相关论文