一步法制备石墨烯黑磷烯平面超级电容器有新进展

近日，中科院大连化物所二维材料与能源器件吴忠帅研究员团队与中科院金属研究所任文才研究员团队合作，通过掩膜版协助一步过滤法制备出具有叠层结构的二维黑磷烯与石墨烯复合微电极。将该电极直接转移到柔性基底作为平面超级电容器，在离子液体中显示出优异的能量密度和良好的机械柔韧性。相关研究成果发表在美国化学会纳米期刊上。

可穿戴和便携式电子产品的快速发展，极大的促进了现代社会对高能量密度、轻量便携化、柔性化储能器件的需求。平面超级电容器由于其具有厚度薄、体积小、功率密度高、循环寿命长等优点被认为是集成电子器件重要的微电源储能器件而备受关注。发展一种简单、高效制备高性能平面型微型化超级电容器的方法十分必要。

研究团队利用高导电的石墨烯纳米片和高容量的黑磷烯纳米片为电极材料，在平行交叉模板协助下，通过简单的一步过滤法构筑出具有叠层结构的、高导电石墨烯/黑磷烯图案化的复合微电极，将该电极应用于平面型超级电容器，在离子液体中表现出较高工作电压（3V）和能量密度（11.6 mWh/cm3）。此外，在高度弯曲状态下，该平面超级电容器仍能保持良好的性能。这种器件加工策略不仅简单易行，而且在器件制备过程中无需加入常规的金属集流体、内部互联或接触体，可构筑模块化器件，进而获得高的容量和输出电压。