近日，大連化物所吳忠?guī)浹芯繂T的二維材料與能源器件研究團(tuán)隊(duì)與包信和院士團(tuán)隊(duì)及清華大學(xué)深圳研究生院賀艷兵副教授合作，開發(fā)出一種具有高能量密度、良好柔性、優(yōu)異高溫穩(wěn)定性及高度集成化的全固態(tài)平面鋰離子微型電容器。相關(guān)研究成果發(fā)表在《能源和環(huán)境科學(xué)》（Energy Environ. Sci.）上。

近年來，可穿戴、便攜式電子設(shè)備以及微機(jī)電系統(tǒng)（如微型機(jī)器人、微型傳感器）正朝著輕薄短小以及多功能集成的方向快速發(fā)展，極大的促進(jìn)了現(xiàn)代社會(huì)對(duì)于高功率密度、高能量密度、柔性化、模塊化集成等特征的微型儲(chǔ)能器件的需求。傳統(tǒng)鋰離子電容器由于具有鋰離子電池的高能量密度又具有超級(jí)電容器的高功率密度而備受關(guān)注。然而，其三明治堆疊結(jié)構(gòu)的器件構(gòu)型卻極大地限制了其機(jī)械柔性、高溫性能以及模塊化集成能力。

最近，研究團(tuán)隊(duì)在國際上率先開發(fā)出一種新概念、無需金屬集流體和傳統(tǒng)隔膜的高性能全固態(tài)柔性平面鋰離子微型電容器。該微型電容器以高導(dǎo)電石墨烯為集流體，以高電壓離子凝膠作為電解質(zhì)，以納米鈦酸鋰為負(fù)極和活化石墨烯為正極構(gòu)筑出高離子電子傳導(dǎo)的平面交叉指型微電極，進(jìn)而在一個(gè)基底上組裝出全固態(tài)鋰離子微型電容器。該鋰離子微型電容器具有高能量密度53.5 mWh cm-3，高于目前報(bào)道的鋰薄膜電池和微型超級(jí)電容器。同時(shí)，該鋰離子微型電容器具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性，6000次循環(huán)后電容保持率為98.9％；高溫電化學(xué)穩(wěn)定性，能在80 oC條件下穩(wěn)定工作；以及優(yōu)異的機(jī)械柔性，在各種彎曲和扭曲狀態(tài)下性能基本沒有衰減。此外，該鋰離子微型電容器表現(xiàn)出良好的模塊化集成能力，無需金屬連接體，可有效調(diào)控輸出的工作電壓和容量。

本課題研究工作為開發(fā)柔性化、小型化、智能化儲(chǔ)能器件提供了新的策略。