近日,中國科學院大連化學物理研究所催化基礎國家重點實驗室二維材料化學與能源應用研究組研究員吳忠帥團隊與澳大利亞迪肯大學研究員類偉巍團隊合作,應邀撰寫了面向柔性電子應用的微型超級電容器驅動一體化的集成系統(Micro-supercapacitors Powered Integrated System for Flexible Electronics)綜述文章。

柔性電子具有革新人類生活方式的潛力,尤其是其在人體生理信息實時監控、增強現實(AR)和虛擬現實(VR)的應用已經引起了研究者的廣泛關注。微型超級電容器具有功率密度高、運行壽命長、體積小、質量輕、力學性能好和易于集成性能等優點,近年來被廣泛的作為微型儲能器件應用于柔性電子。吳忠帥團隊長期從事于微型超級電容器關鍵材料理性設計與器件構筑,在高活性二維能源材料制備與結構調控(J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 4506; J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 8198; Adv. Mater. 2017, 29, 1602960; Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 10173;Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 5, 2),微電極高精度規?;圃欤?em>Energy Environ. Sci. 2019, 12, 1534; Adv. Mater. 2017, 27, 1703034; ACS Nano 2017, 11, 7284;ACS Nano 2017, 11, 4283;Adv. Mater. 2015, 27, 4054),微電極-高電壓電解液耦合機制與界面調控規律(Energy Environ. Sci. 2018, 11, 2001;Energy Environ. Sci. 2020, 13, 821),以及高性能微型儲能器件的功能化設計與微系統集成(Adv. Mater. 2019, 31, 1900583;Natl Sci. Rev. 2020, 7, 64;Adv. Funct. Mater. 2020, 30, 1908758)等方面,開展了深入系統研究,引起了國內外同行廣泛關注。
基于前期的研究基礎,該綜述首先系統地總結了高性能柔性微型超級電容器關鍵電極材料和電解質的制備與微觀結構設計、模塊集成化技術和性能評價標準;其次,深入討論了柔性微型超級電容器驅動的集成系統在光電探測、氣體傳感、人體動作監測、人體生理信號實時檢測和micro-LED等重要柔性電子方向的應用進展,著重突出了在替代現有的商業化器件上,微型超級電容器驅動的柔性電子的優勢以及豐富的應用前景;最后,從電極材料與電解質材料結構和性能的構效關系、高度集成化微型超級電容器技術高效開發和大規?;a要求、不同柔性電子特定應用場合的需求等方面,提出了柔性電子用微型超級電容器驅動的一體化系統發展存在的問題和挑戰。該綜述為微型超級電容器驅動的集成系統的理性設計和開發及其在柔性電子的應用提供了一定的啟發和科學指導。
該綜述發表在《能源儲存材料》(Energy Storage Materials)上。上述工作得到了國家重點研發計劃項目、中國科學院潔凈能源創新研究院項目等資助。