DQZHAN技術(shù)訊：納米碳基柔性全固態(tài)超級(jí)電容器研究進(jìn)展

隨著柔性、智能、便攜、及可穿戴電子器件的出現(xiàn)和發(fā)展，傳統(tǒng)的剛性塊狀電池顯然難以滿(mǎn)足需求，因此，基于凝膠電解質(zhì)的柔性全固態(tài)能量?jī)?chǔ)存器件引起了廣泛關(guān)注。超級(jí)電容器具有功率密度大、充放電速度快、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，并能通過(guò)簡(jiǎn)單的方法組裝成柔性全固態(tài)器件，近年來(lái)得到了迅速發(fā)展。在柔性全固態(tài)超級(jí)電容器中，電極材料是*為重要的一個(gè)組成部分，其中*為常用的是以碳納米管、石墨烯為代表的納米碳材料。納米碳材料具有大的比表面積、優(yōu)異的電學(xué)、力學(xué)和穩(wěn)定性能，作為超級(jí)電容器的電極材料能夠獲得較高的性能;不僅能通過(guò)多種手段進(jìn)行化學(xué)修飾和功能復(fù)合;還能夠被組裝成一維、二維和三維的納米碳宏觀體，進(jìn)一步發(fā)展多種結(jié)構(gòu)和功能的能量?jī)?chǔ)存器件。

近日，同濟(jì)大學(xué)陳濤教授和甘禮華教授在Advanced Materials上發(fā)表了題為“Nanocarbon-BasedMaterials for Flexible All-Solid-State Supercapacitors”的綜述論文。論文中，作者首先總結(jié)了碳納米管、石墨烯等納米碳材料應(yīng)用于傳統(tǒng)平面狀柔性全固態(tài)超級(jí)電容器的研究進(jìn)展極其性能優(yōu)化策略。除此之外，論文還從電極材料和器件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、性能調(diào)控等角度系統(tǒng)總結(jié)了近年來(lái)引起廣泛關(guān)注的新型結(jié)構(gòu)和功能的柔性全固態(tài)超級(jí)電容器，比如纖維狀可編織型、可拉伸型、面內(nèi)型以及具有自修復(fù)、形狀記憶、電致變色、光照自充電等功能的柔性全固態(tài)超級(jí)電容器及其集成器件。這些新型結(jié)構(gòu)和功能的柔性全固態(tài)超級(jí)電容器能夠有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)平面狀柔性器件的應(yīng)用局限，在柔性智能、可穿戴、集成化電子器件領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用潛力和價(jià)值。*后，論文還分析了當(dāng)前納米碳基柔性全固態(tài)超級(jí)電容器面臨的問(wèn)題和挑戰(zhàn)，并提出了相應(yīng)的解決策略和以后的發(fā)展方向，為納米碳基柔性全固態(tài)超級(jí)電容器的發(fā)展提供一定參考。

近三年來(lái)，陳濤課題組在柔性全固態(tài)超級(jí)電容器方面開(kāi)展了一系列的研究(Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 9191;Nano Today 2016,11, 644;Nanoscale 2017, 9, 18474;J. Mater. Chem. A 2018, 6, 941)。相關(guān)研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委、上海市科委、上海市教委和上海市團(tuán)委的資助。