【材料】即贴即用的低成本高性能全聚合物微型超级电容器

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为了推动新型电子设备向高度集成化、轻量便携化以及结构功能一体化发展，人们迫切需要以更低的成本生产微型储能器件的同时提供更广泛的适用性。其中，微型超级电容器因具有超高功率密度备受关注。然而，传统的通过光刻蚀等方法设计制造的微型超级电容器不仅成本较高，而且高度复杂，极大地限制了微型超级电容器的发展。对于传统的微型电容器，无论是设计灵活性还是应用场景的适应性都远远没有达到新型电子设备的需求。因此，如何在不牺牲储能性能的基础上低成本地设计制作微型超级电容器，并使之具有灵活设计和即贴即用的特性是拓展其应用前景的一个重要挑战。

近日，香港城市大学物理及材料系的支春义团队利用导电聚合物一一聚吡咯的自支撑特点，在热释放胶带的帮助下，实现了低成本设计制作即贴即用的高性能微型超级电容器。相关工作发表在Advanced Materials 上。

首先，他们使用可重复利用的商品化定制的导电玻璃模板，通过电化学沉积的方法制作基于聚吡咯纳米线的微型超级电容器，极大地简化了制作微型超级电容器的流程，并降低了制作成本。与此同时，聚吡咯自身优良的导电性和储能性能确保了微型超级电容器优异的储能能力（图1）。基于此设计的微型超级电容器成本可低至每平方厘米不到1元。同时，该微型超级电容器能量密度可以达到15.25 mWh/cm²。

图1. 微型电容器的制备过程及性能

其次，由于聚吡咯纳米线薄膜具有自支撑特性，使用热释放胶带，该微型超级电容器可以被转移到任何目标基底上（图2）。与此同时，无论是在织物、塑料还是普通A4纸上，该聚吡咯基微型超级电容器不仅性能没有损失，还能与基底材料本身的柔性相配合，具有优异的柔性。综上所述，该团队成功实现了制作具有即贴即用特性的超级电容器。毫无疑问，基于此种设计的微型超级电容器具有广泛的应用前景。

图2. 微型电容器的转移及性能展示

该团队相信，利用商品化可定制的模板通过电化学沉积来设计制作可自支撑的微型超级电容器将为降低微型超级电容器的制作成本，并大幅提高其应用适应性提供了新的策略。

该论文作者为：Minshen Zhu, Yang Huang, Yan Huang, Hongfei Li, Zifeng Wang, Zengxia Pei, Qi Xue, Huiyuan Geng, Chunyi Zhi

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：

A Highly Durable, Transferable, and Substrate-Versatile High-Performance All-Polymer Micro-Supercapacitor with Plug-and-Play Function,

Adv. Mater., 2017, 29, 1605137, DOI: 10.1002/adma.201605137

导师介绍

支春义

http://www.x-mol.com/university/faculty/35062

Journal of Membrane Science;

Bioconjugate Chemistry;  Carbon;

ChemPlusChem; Advanced Science;

Food Hydrocolloids; Food Chemistry

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