大连化物所制备出高度集成化石墨烯基平面微型储能器件

手环、柔性屏幕手机、贴肤的传感器，健康检测器微型化……柔性化电子器件的快速发展，极大刺激了人们对与之匹配的微型储能器件的需求。然而，单个微型储能器件的输出电压和电流有限，难以满足需要高电压、大电流驱动的电子器件的应用需求，因此在实际中通常需要将多个储能器件进行串联和（或）并联集成来提高电压和（或）电流。目前储能器件的集成一般需要借助金属连接体，导致器件一体性、机械柔韧性差，而且由于加工过程复杂，集成化储能器件的性能难以定制。因此，急需发展新的技术来批量化制备高度集成、性能可定制的微型储能器件。

为解决上述问题，大连化物所吴忠帅研究员团队、包信和院士团队，与中国科学院金属研究所合作，采用丝网印刷方法制备出高度集成化、柔性化、高电压输出的石墨烯基平面微型超级电容器，相关成果于近日发表在《能源与环境科学》（EnergyEnviron.Sci.）上。

在该工作中，研究人员首先开发了一种具有优异流变学和电化学性能的石墨烯导电油墨，然后采用丝网印刷的方法，实现了平面型、集成化微型超级电容器的制备。该制备过程采用一步法实现，大大简化了制作流程，显著提高了集成器件的整体性和机械柔韧性。此外，根据不同的实际应用需求，该方法不仅可以对集成化微型超级电容器的形状和大小进行有效调控，而且能够通过对微型超级电容器任意串并联集成，满足不同的输出电压和电流的要求。例如，将130个单器件串联得到的微型超级电容器模块，可实现100V以上的高输出电压。

该工作证明了石墨烯导电油墨可以同时作为微型储能器件的电极和导电连接体，丝网印刷技术可以高效制备出高度集成化、一体化、高电压输出的平面微型超级电容器。该方法获得的模块化电容器具有出色的良品率、性能一致性、高电压输出等特征，具有广阔的应用前景。同时，该实验中采用丝网印刷制备微型平面型超级电容器的方法为解决微型化和柔性化储能器件的制备和集成问题提供了思路，具有普适性和可推广性。

上述工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、大连化物所科研创新基金等项目的资助。