近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所二維材料與能源器件研究組研究員吳忠?guī)浥c中科院院士包信和、中科院物理研究所研究員郭麗偉合作，采用高溫?zé)峤釹iC法制備出高堆疊密度、單取向陣列、直接鍵合基底的站立石墨烯，并將其應(yīng)用于高功率微型超級(jí)電容器。相關(guān)研究成果發(fā)表在ACS Nano（DOI: 10.1021/acsnano.7b00553）上。

　　多功能集成電路的不斷發(fā)展增加了對(duì)小型化、集成化微納儲(chǔ)能系統(tǒng)的需求。微型超級(jí)電容器因具有輕量化、厚度薄、體積小、高功率密度、長(zhǎng)循環(huán)壽命和快速頻率響應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，受到廣泛關(guān)注。其中，設(shè)計(jì)和構(gòu)筑非常規(guī)、結(jié)構(gòu)有序定向、高離子-電子混合導(dǎo)電、強(qiáng)界面鍵合的電極材料是發(fā)展高功率儲(chǔ)能器件重要的研究方向之一。

　　該研究團(tuán)隊(duì)利用高溫?zé)峤釹iC基底方法制備出高堆疊密度、高導(dǎo)電、單一取向的站立石墨烯陣列。與傳統(tǒng)電極材料相比，該陣列直接生長(zhǎng)在導(dǎo)電SiC基底上，在電極材料與集流體之間形成較強(qiáng)的界面鍵合作用，并建立了有效的離子和電子傳輸通道。電解液離子可沿著站立石墨烯平面無(wú)障礙快速移動(dòng)，有效縮短了電解液離子路徑，同時(shí)，電子從石墨烯平面到集流體實(shí)現(xiàn)了快速傳輸及其存儲(chǔ)。采用該陣列的微型超級(jí)電容器在凝膠和離子液體電解液中均表現(xiàn)出較高的面容量、快速的頻率響應(yīng)（9毫秒）、優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性以及超高掃描速率（200V/s）。該超級(jí)電容器功率密度達(dá)到61W/cm3，理論上可為小型化、集成化電子設(shè)備提供足夠的峰值功率。上述工作為發(fā)展強(qiáng)界面鍵合電極材料應(yīng)用于高功率超級(jí)電容器提供了新方法。

　　上述工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家青年千人計(jì)劃、遼寧省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。

站立石墨烯微型超級(jí)電容器研究獲進(jìn)展