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高集成度、可定制微型超級電容器的研究現狀和發展前景
發布時間: 2022-08-17 10:15 | 【 【打印】【關閉】

  2022年6月16日,中國科學院大連化學物理研究所吳忠帥研究員在新晉能源期刊Nano Research Energy發表題為“Recent status and future perspectives of ultracompact and customizable micro-supercapacitors”的綜述論文。

  隨著物聯網和信息技術的發展,我們將逐漸進入智能化時代。面對可穿戴的健康監測設備、可植入微電子醫療器件、用于環境監測的多節點傳感器等各種智能化、輕量化、小型化電子產品的蓬勃發展,作為微電子器件的重要組成部分,微型儲能器件也必須向質量輕、體積小、能量高、壽命長、易集成的方向全方位發展。在眾多微型儲能器件中,叉指構型的平面微型超級電容器由于具有卓越的功率輸出、超長的壽命(~100000次循環)、可控的電子/離子傳輸路徑、可設計和可定制的性能、以及易于與其他微電子系統集成等眾多優點,其作為自供電/無線供電微電子系統的功率源組件受到越來越多的關注。迄今為止,微型超級電容器在電化學性能、功能特性和系統集成等多個方面均取得了很大的研究進展。然而,目前微型超級電容器仍然存在幾何尺寸較大、集成度低等問題,與微電子系統的兼容制備和單片集成仍然是一個巨大的挑戰。

  本綜述中,該團隊主要綜述了器件面積小于10mm2、具有高集成度、可定制的微型超級電容器的研究現狀和發展前景。首先回顧了在極小空間中微型超級電容器的發展歷程。其次,系統地總結了超小微型超級電容器的最新研究進展,包括:(?。?strong>先進的微細加工技術,制備出小型化、分辨率高、輸出電壓和電容可調的超小微型超級電容器;(ⅱ)電解液的精確滴加技術,將電解質精確的滴加到所設計的微器件上,而不干擾其他器件或微電子系統中其他的電子單元;(ⅲ)提高微小器件性能的可行策略,構建具有高電子/離子傳輸特性的厚電極、三維微電極結構和設計高空間利用率的特殊器件構型。最后,從兼容性的電極材料制備技術、薄膜制備技術、圖案化微電極制備技術的角度對超小型微型超級電容器目前存在的挑戰和未來的研究方向進行了展望,并呼吁材料、化學和微電子技術等領域學者進行跨學科的合作,以促進未來超小型微型超級電容器在微尺度芯片電子器件上的廣泛應用。

  

 圖1.制備高集成度、可定制微型超級電容器的關鍵影響因素

  相關論文信息:

  S. Wang, J. Ma, X. Shi, et al. Recent status and future perspectives of ultracompact and customizable micro-supercapacitors. Nano Research Energy. https://doi.org/10.26599/NRE.2022.9120018.

  DOI:10.26599/NRE.2022.9120018

  文章來源:Nano Research Energy、科學網 

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