电化学剥离石墨烯无添加剂墨水用于3D打印可定制的单立体集成微型超级电容器大规模
Longlong Zhang1,2, Jieqiong Qin3, Pratteek Das2
1State Key Laboratory of Heavy Oil Processing, Institute of New Energy, College of Chemistry and Chemical Engineering, China University of Petroleum (East China), Qingdao, 266580, China.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|February 7, 2024
概括
研究人员使用无添加剂的石墨烯墨水开发了3D打印的单立体集成微型超级电容器 (MIMSCs). 这项创新实现了高能量密度和电压,使可扩展的平面能量存储解决方案成为可能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 添加剂制造 添加剂制造 添加剂制造
背景情况:
- 对于单体集成微型超级电容器 (MIMSCs) 的无添加剂石墨烯电极,精确的结构控制是具有挑战性的.
- 三维 (3D) 打印在可定制的平面微型超级电容器 (MSC) 中提供了提高保真度和电化学性能的潜力.
研究的目的:
- 报告可定制平面MIMSC的大规模3D打印制造,使用无添加剂,高质量的电化学剥离石墨烯油墨.
- 展示一种新的方法来处理高性能石墨烯墨水,而无需冷辅助或加工后减少.
主要方法:
- 使用无添加剂,电化学剥落的石墨烯油墨用于3D打印.
- 制造可定制的平面MIMSCs,没有冷辅助或加工后的减少.
- 电化学性能特征,包括面积和体积电容和能量密度.
主要成果:
- 实现了具有小足迹 (0.025厘米) 的MSC,高面积容量 (4900 mF cm−2) 和体积容量 (195.6 F cm−3).
- 报告了单个电池的异常面积能量密度 (2.1 mWh cm−2) 和体积能量密度 (23 mWh cm−3).
- 展示了一个3D打印的MIMSC包,具有高面积细胞计数密度 (16细胞cm-2),输出电压 (192.5V) 和每单位面积电压 (56V cm-2).
结论:
- 介绍了一种创新的解决方案,用于处理高性能无添加剂的石墨烯油墨.
- 实现了用于平面能量存储的3D打印MIMSC的大规模生产.
- 超过了大多数先前报告的3D打印MSC的性能指标.
