集太陽能發(fā)電、微型超級電容器和溫度傳感器為一體的自供電集成系統(tǒng)

近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員吳忠?guī)?、劉生忠團(tuán)隊，開發(fā)出一種水系MXene/PH1000雜化墨水，利用噴墨打印技術(shù)，高精度、規(guī)模化制備出高體積容量的微型超級電容器，并構(gòu)建出平面全柔性自供電溫度傳感系統(tǒng)。相關(guān)研究成果發(fā)表于《先進(jìn)能源材料》。

便攜式、可穿戴微型電化學(xué)儲能器件不僅要有較高的電化學(xué)性能，還要有柔性、長壽命、可定制形狀及與微電子兼容集成等特性。將產(chǎn)能、儲能和用能器件集于一體，構(gòu)建自供電系統(tǒng)可以解決可再生能源發(fā)電間歇性的問題。目前，這類集成微系統(tǒng)大多采用多種制造技術(shù)，如光刻、激光切割、電沉積等，不能保證良好兼容性和較低成本。噴墨打印是一種高精度、非接觸、無需掩模板的打印技術(shù)，被認(rèn)為是定制化設(shè)計智能柔性電子產(chǎn)品的策略。然而，制備性能穩(wěn)定、可打印、環(huán)境友好的墨水仍具有挑戰(zhàn)。

合作團(tuán)隊研發(fā)出的新墨水具有高電導(dǎo)率、可調(diào)黏度、卓越打印性及長期穩(wěn)定性，可同時作為高電容電極、高導(dǎo)電集流體、無金屬連接線和導(dǎo)電黏合劑。噴墨打印的微型超級電容器具有高體積電容量、高面電壓，60個串聯(lián)無金屬集流體和連接線的微型超級電容器可輸出36V電壓。合作團(tuán)隊還在柔性襯底上打印微型超級電容器與溫度傳感器，同時與柔性硅薄膜太陽電池集成，構(gòu)建了全柔性自供電溫度傳感集成系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對溫度變化的即時監(jiān)測。該水系MXene雜化墨水為構(gòu)建可打印的自供電微系統(tǒng)開辟了新路徑。