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  近期，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體物理研究所微納技術(shù)與器件研究室研究員葉長(zhǎng)輝課題組，在柔性超級(jí)電容器研究方面取得新進(jìn)展，相關(guān)結(jié)果發(fā)表在Small 雜志上(Small, 2016, 12, 3059–3069)。

  柔性可穿戴式及便攜式電子器件，要求驅(qū)動(dòng)其工作的供能器件不僅能提供足夠的功率密度及能量密度，還需具有良好的柔韌性。超級(jí)電容器具有較高的功率密度、循環(huán)穩(wěn)定性以及快速充放電的特性，是一種非常有應(yīng)用潛力的供能器件，然而較低的能量密度一直限制著其實(shí)際應(yīng)用。因此，如何進(jìn)一步提高超級(jí)電容器的能量密度并使其柔性化是目前超級(jí)電容器研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。

  二氧化錳是一種具有高理論比容量的(1370 F g^-1)的贗電容材料，非常有希望應(yīng)用于高能量密度超級(jí)電容器的制備。然而其較差的固有電導(dǎo)率(10^-5-10^-6 S cm^-1)，使得單純通過(guò)增加活性材料厚度無(wú)法提高其儲(chǔ)電能力，嚴(yán)重阻礙了其在高能量密度超級(jí)電容器中的應(yīng)用。該課題組研究人員基于前期發(fā)展的插指電極激光印刷技術(shù)(J. Mater. Chem. A, 2014, 2, 20916-20922），并結(jié)合電沉積技術(shù)，在柔性PET基底上制備了一種二氧化錳基三維疊層插指電極，并以此電極進(jìn)一步制備了柔性超級(jí)電容器。這種三維疊層插指電極構(gòu)型，可以有效地增加二氧化錳與金電極的接觸面積，克服二氧化錳電導(dǎo)率較差的瓶頸問(wèn)題，通過(guò)Z軸方向的疊加，在不增加電極面積的條件下，有效地增加電極活性材料的總體厚度，增大了器件的面電容密度。通過(guò)這種電極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，獲得的柔性超級(jí)電容器可以達(dá)到11.9 mF cm^-2 的最大面電容密度，并且理論上可以通過(guò)進(jìn)一步的電極疊加，獲得更高的面電容密度。

  此外，研究小組還受邀撰寫了關(guān)于微型超級(jí)電容器的綜述文章（Energy Storage Materials，2015，1，82–102）。

  上述研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金和中科院國(guó)際團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目的資助。