中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：微型化、柔性化電子器件的快速發(fā)展，極大刺激了人們對(duì)與之匹配的微型儲(chǔ)能器件的需求。然而，單個(gè)微型儲(chǔ)能器件的輸出電壓和電流有限，難以滿足需要高電壓、大電流驅(qū)動(dòng)的電子器件的應(yīng)用需求，因此在實(shí)際中通常需要將多個(gè)儲(chǔ)能器件進(jìn)行串聯(lián)和（或）并聯(lián)集成來(lái)提高電壓和（或）電流。目前儲(chǔ)能器件的集成一般需要借助金屬連接體，導(dǎo)致器件一體性、機(jī)械柔韌性差，而且由于加工過(guò)程復(fù)雜，集成化儲(chǔ)能器件的性能難以定制。因此，急需發(fā)展新的技術(shù)來(lái)批量化制備高度集成、性能可定制的微型儲(chǔ)能器件。
大連化物所制備出高度集成化平面微型儲(chǔ)能器件（圖片來(lái)源大連化物所 師曉宇 侯曉城）
為解決上述問(wèn)題，大連化物所吳忠?guī)浹芯繂T團(tuán)隊(duì)、包信和院士團(tuán)隊(duì)，與中國(guó)科學(xué)院金屬研究所合作，采用絲網(wǎng)印刷方法制備出高度集成化、柔性化、高電壓輸出的石墨烯基平面微型超級(jí)電容器，相關(guān)成果于近日發(fā)表在《能源與環(huán)境科學(xué)》（Energy Environ. Sci.，DOI:10.1039/C8EE02924E）上。
在該工作中，研究人員首先開發(fā)了一種具有優(yōu)異流變學(xué)和電化學(xué)性能的石墨烯導(dǎo)電油墨，然后采用絲網(wǎng)印刷的方法，實(shí)現(xiàn)了平面型、集成化微型超級(jí)電容器的制備。該制備過(guò)程采用一步法實(shí)現(xiàn)，大大簡(jiǎn)化了制作流程，顯著提高了集成器件的整體性和機(jī)械柔韌性。此外，根據(jù)不同的實(shí)際應(yīng)用需求，該方法不僅可以對(duì)集成化微型超級(jí)電容器的形狀和大小進(jìn)行有效調(diào)控，而且能夠通過(guò)對(duì)微型超級(jí)電容器任意串并聯(lián)集成，滿足不同的輸出電壓和電流的要求。例如，將130個(gè)單器件串聯(lián)得到的微型超級(jí)電容器模塊，可實(shí)現(xiàn)100 V以上的高輸出電壓。
該工作證明了石墨烯導(dǎo)電油墨可以同時(shí)作為微型儲(chǔ)能器件的電極和導(dǎo)電連接體，絲網(wǎng)印刷技術(shù)可以高效的制備出高度集成化、一體化、高電壓輸出的平面微型超級(jí)電容器。該方法獲得的模塊化電容器具有出色的良品率、性能一致性、高電壓輸出等特征，具有廣闊的應(yīng)用前景。同時(shí)，該實(shí)驗(yàn)中采用絲網(wǎng)印刷制備微型平面型超級(jí)電容器的方法為解決微型化和柔性化儲(chǔ)能器件的制備和集成問(wèn)題提供了思路，具有普適性和可推廣性。
上述工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、大連化物所科研創(chuàng)新基金等項(xiàng)目的資助。
