科學家實現(xiàn)一步法高效制備石墨烯/黑磷烯平面超級電容器

　　近日，中國科學院大連化學物理研究所二維材料與能源器件研究組研究員吳忠?guī)泩F隊與中國科學院金屬研究所研究員任文才團隊合作，通過掩膜版協(xié)助一步過濾法制備出具有疊層結構的二維黑磷烯與石墨烯復合微電極。該電極可直接轉移到柔性基底作為平面超級電容器，在離子液體中顯示出優(yōu)異的能量密度和良好的機械柔韌性。相關研究成果發(fā)表在《美國化學會-納米》（ACS Nano）雜志上（DOI：0.1021/acsnano.7b03288）。

　　可穿戴和便攜式電子產(chǎn)品的快速發(fā)展，極大地促進了現(xiàn)代社會對高能量密度、輕量便攜化、柔性化的儲能器件的需求。平面超級電容器由于其具有厚度薄、體積小、功率密度高、循環(huán)壽命長等優(yōu)點被認為是集成電子器件中重要的微電源儲能器件而備受關注。然而，以往制備平面化微型電容器的制備工藝復雜，通常需要采用光刻蝕、等離子體刻蝕等較為苛刻的技術手段，因此，發(fā)展出一種簡單、高效制備高性能平面型微型化超級電容器的方法十分必要。

　　最近，該研究團隊利用高導電的石墨烯納米片和高容量的黑磷烯納米片為電極材料，在平行交叉模板協(xié)助下，通過簡單的一步過濾法構筑出具有疊層結構的、高導電石墨烯/黑磷烯圖案化的復合微電極，將該電極應用于平面型超級電容器，在離子液體中表現(xiàn)出較高工作電壓（3V）和能量密度（11.6mWh/cm3）。此外，在高度彎曲狀態(tài)下，該平面超級電容器仍能保持良好的性能。這種器件加工策略不僅簡單易行，而且在器件制備過程中無需加入常規(guī)的金屬集流體、內(nèi)部互聯(lián)或接觸體，可構筑模塊化器件，進而獲得高的容量和輸出電壓。

　　上述工作得到國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃、國家青年千人計劃、遼寧省自然科學基金、博士后基金等項目的資助。

科學家實現(xiàn)一步法高效制備石墨烯/黑磷烯平面超級電容器