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光还原法批量化制备石墨烯平面储能器件

来源: X-MOL 2017-08-14 11:53:39

近日，中国科学院大连化学物理研究所的吴忠帅（点击查看介绍）研究团队发展了紫外光还原氧化石墨烯的技术，一步法实现了氧化石墨烯的还原与石墨烯图案化微电极的一体化构筑，批量化制备出不同构型、大小的高性能离子液体平面储能器件——微型超级电容器。

近年来，柔性化、小型化、智能化电子产品的快速发展极大促进了与其配套的平面储能器件的发展。在众多此类储能器件中，微型超级电容器具有功率密度高、充放电速率快、使用寿命长等优点，受到了广泛的关注。石墨烯具有优异的性能，例如优异的导电性、高比表面积和高稳定性等，是构筑微型超级电容器的一种非常有前景的电极材料。目前石墨烯微型超级电容器的制备方法，如湿法光刻微加工技术存在操作步骤繁琐、制备过程复杂、成本高等问题，不宜批量化生产。此外，以氧化石墨烯为前驱体制备的微型超级电容器往往需要额外的化学还原或热还原步骤，发展高效、简化、大规模的制备技术十分必要。

吴忠帅研究团队发展了紫外还原氧化石墨烯的简化技术，采用掩模板协助一步实现了氧化石墨烯薄膜的高效还原与石墨烯微电极的图案一体化构筑。通过选择不同构型的掩模板，他们可以批量化制备出不同构型、不同大小的微型超级电容器并实现串并联模块化集成。与已发展的制备技术（如湿法光刻、喷涂打印）不同，该技术不仅具有操作流程简单、成本低、条件温和等优点，而且能够高效地构建不同构型、集成化的微型功率源。这种光还原法制备的石墨烯微型电容器在离子液体中均表现出高扫描速率（200 V/s），高能量密度（7.7 mWh/cm3）和功率密度（312 W/cm3）。

这一研究成果开辟了一步法简化制备石墨烯微型超级电容器的新途径，为批量化、集成化石墨烯基芯片储能器件的制造技术提供了一定的技术基础，同时为创造包括传感器，生物传感器，燃料电池和医疗设备等低成本、图案化的石墨烯基电化学材料的应用与集成提供了可能。

材料学

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