近来,我国科学院大连化学物理研讨所催化根底国家重点实验室二维资料化学与动力使用研讨组研讨员吴忠帅团队与我国石油大学(华东)教授吴明铂团队协作,在3D打印石墨烯微型超级电容器研讨方面获得发展,开宣布适用于3D打印的高质量无添加剂石墨烯油墨,研制出高集成密度、高输出电压和高电压密度微型超级电容器。
石墨烯具有优异才能的力学、电学和热学的功能。因而,石墨烯及其油墨在柔性电子器材、热管理器材、生物资料器材等范畴具有广泛的使用远景。但是,现有的3D打印石墨烯油墨均触及氧化石墨烯以及各类添加剂,这降低了器材的导电性、导热性、单位体积内的包括的能量,且所需的冷冻辅佐打印、复原后处理及冷冻干燥进程增加了工艺复杂性和本钱,无法较好地满意3D打印石墨烯油墨的商业化使用需求。
该研讨以电化学阳极剥离的石墨烯、甘油和水为质料,开宣布无高分子流变剂、性价比高并具有高鲁棒性、环保性的3D打印石墨烯油墨。该油墨打印出的微型电极或器材不含高聚物等非活性资料,降低了其对储能及其他潜在使用范畴的晦气影响。该团队以EMIMBF4/PVDF-HFP离子凝胶为准固态电解质,提高了3D打印的石墨烯微型超级电容器的电化学功能,其面积比电容为4900mF/cm2,体积比电容为195.6F/cm3,面积单位体积内的包括的能量为2.1mWh/cm2,体积单位体积内的包括的能量为23mWh/cm3,且在3.5V高电压和100°C高温下完成了安稳的循环功能。
此外,为满意实践电子器材对高作业电压的要求,该作业完成了3D打印的单片集成微型超级电容器的高集成器材数、高集成密度、高输出电压和高电压密度等。上述效果有望为石墨烯在3D打印范畴的商业化奠定科学根底并提供使用辅导。