SMALL: 导电聚合物墨水-助力可穿戴储能器件的大规模制造- 大数跨境

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SMALL: 导电聚合物墨水-助力可穿戴储能器件的大规模制造

科学材料站

2021-06-04

导读：本文通过简单的“组装-分散”策略，可以制备出亲水的聚苯胺/柠檬酸纳米片，这种聚苯胺/柠檬酸纳米片可以进一步分散在超纯水中，从而得到空气稳定的导电聚合物墨水。

研究背景

当今社会正在阔步迈入物联网时代，而传统的中央供能已经无法满足分布式电子器件的能源需求，因此，开发新一代便携式能源存储装置势在必行。可印刷微型超级电容器（MSCs）能够在受限的空间内提供适中的能量密度和较高的功率密度，可以用作下一代分布式电子器件的功率源。

目前，石墨烯墨水和MXene墨水已经被广泛应用于可印刷MSCs的研究。但石墨烯墨水的制备步骤冗繁，且石墨烯材料的双电层储能特性限制了能量密度的提升；MXene墨水则面临空气稳定性较差的窘境。因此，开发廉价且稳定的电极墨水仍然是横亘在学者面前的难题。

文章简介

基于此，西南交通大学杨维清/张海涛教授课题组、美国加州大学洛杉矶分校陈俊教授课题组合作，开发了一种低成本，易制备，空气稳定的导电聚合物墨水，并以此为基础成功印刷了可穿戴微型超级电容器。

研究结果表明，通过简单的“组装-分散”策略，可以制备出亲水的聚苯胺/柠檬酸纳米片，这种聚苯胺/柠檬酸纳米片可以进一步分散在超纯水中，从而得到空气稳定的导电聚合物墨水。

这种墨水具有较高的电导率（10-2 S/cm）和比电容（386.9 F/g）。利用简单的掩膜版辅助喷涂法，即可实现可穿戴MSCs的大规模、阵列化制备。利用此墨水打印出来的MSCs展现出极高的面电容（96.6 mF/cm2）和体积比电容（26.5 F/cm3）。这一工作可以为下一代可印刷储能设备提供新的思路和可行的解决方案。