小型化、柔性化、平(ping)麵(mian)化(hua)的(de)高(gao)性(xing)能(neng)微(wei)型(xing)電(dian)化(hua)學(xue)儲(chu)能(neng)器(qi)件(jian)，是(shi)便(bian)攜(xie)式(shi)電(dian)子(zi)器(qi)件(jian)和(he)體(ti)內(nei)電(dian)子(zi)器(qi)件(jian)快(kuai)速(su)發(fa)展(zhan)的(de)迫(po)切(qie)需(xu)求(qiu)。作(zuo)為(wei)電(dian)化(hua)學(xue)能(neng)源(yuan)存(cun)儲(chu)領(ling)域(yu)的(de)前(qian)沿(yan)研(yan)究(jiu)方(fang)向(xiang)之(zhi)一(yi)，微(wei)型(xing)超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)器(qi)(Micro-Supercapacitors)不僅能夠解決微型電池功率密度低
、dianjiedianrongqinengliangmidubugaodewenti
，erqieyouwangzuoweixinyidaideweiliangnengliangyugonglvyuan，yunadianziqijianzhijieronghejicheng。muqian
，zaiquanqiufanweinei，duiweixingchaojidianrongqideyanjiushangchuyuqibujieduan，danyouyuqijubeijidadefazhanqianli，beirenweishiyizhongfeichangyouqianjingdeweixingnengyuanqijian。

 

　　石shi墨mo烯xi已yi被bei證zheng明ming是shi一yi種zhong極ji具ju前qian景jing的de高gao性xing能neng能neng源yuan材cai料liao，不bu僅jin仍reng有you很hen大da的de研yan究jiu空kong間jian和he突tu破po的de可ke能neng，而er且qie有you望wang較jiao快kuai實shi現xian其qi工gong業ye應ying用yong。為wei了le發fa展zhan高gao性xing能neng的de微wei型xing超chao級ji電dian容rong器qi：首先，發展新型的形貌和結構可控的石墨烯及其複合材料是關鍵，同時可用其他類石墨烯納米片(如MnO2
，RuO2，VS2)材料來增加比容量和能量密度;其次
，繼續發展高效、低成本、大麵積生產薄膜的技術(如屏幕印刷、噴墨打印
、激光刻繪)，獲得形貌連續、孔隙發達
、高導電性的薄膜電極;最後，微型超級電容器器件結構的整體優化，需要兼顧電極
、隔膜、電解液和基板之間的界麵融合，優化高分辨率平麵交叉電極結構和微電極主要幾何參數
，包括微電極的寬度、長度、數目和電極間隙。

 

　　由德國馬普學會高分子研究所吳忠帥博士、馮新亮教授和中國科學院金屬研究所成會明研究員共同撰寫的綜述文章“芯片儲能用石墨烯基平麵微型超級電容器的研究進展”已在《國家科學評論》2014年第2qifabiao。zhepianzongshuxinglunwenjianshuleweixingchaojidianrongqidefazhanlishi，chanshuleyishimoxiweidaibiaodetanjicailiaozaipingmianweixingchaojidianrongqifangmiandedianjijiegoushejiyuzuzhuanggoujianjibenyuanli，bingzhongdianjieshaoledianxingdexinpianchunengyongshimoxicailiao(包括還原氧化石墨烯薄膜、CVD石墨烯、摻雜石墨烯
、石墨烯量子點、及其複合材料)的控製製備與結構設計
，代表性微型超級電容器的微納加工技術(包括光刻
、電化學沉積、激光刻繪、噴墨打印等)

、電解液選擇(包括水係

、有機係、離子液體和固態電解液)
、微型器件構型組裝(對稱與非對稱)等方麵的最新研究進展，並展望了這類器件的未來發展趨勢。

 

　　近年來成會明研究員和馮新亮教授課題組在石墨烯材料的控製製備、電極的結構設計及新型儲能器件等方麵開展的深入研究。例如

，成會明研究員課題組設計製備出一種石墨烯/xianweisusanweiwangzhuangfuhecailiao，bujinbingchenglexianweisuzhiderouxing
，erqiejianshaoleshimoxinamipiandeduidietuanju
，bingjuyoukuaisushuyundianjieyelizidetongdao。yougairouxingfuhecailiaocaijianchengdeshuxingdianjidepingmianchaojidianrongqikerenyizhedie、卷曲成各種形狀，可滿足射頻標簽等微功率應用的需要。

 

　　馮新亮教授課題組開發出一係列小型化
、柔性化、平麵化、高gao性xing能neng石shi墨mo烯xi微wei型xing超chao級ji電dian容rong器qi。該gai課ke題ti組zu利li用yong甲jia烷wan等deng離li子zi體ti實shi現xian了le氧yang化hua石shi墨mo烯xi薄bo膜mo的de高gao效xiao還hai原yuan，結jie合he微wei加jia工gong光guang刻ke技ji術shu和he電dian容rong器qi組zu裝zhuang技ji術shu製zhi備bei出chu超chao薄bo、柔性、全固態平麵型微超級電容器。獲得的微超級電容器具有高的功率密度(495W/cm3)和能量密度(2.5mWh/cm3)
，掃描速率達到1000V/s。該研究發現

，增加平麵交叉微電極的數目和窄化微電極的寬度，能夠顯著增加微電容器的比容量和倍率性能。通過異質原子(硼
、氮)共摻雜，可進一步提高石墨烯薄膜的體積比容量(488F/cm3)和掃描速率(2000V/s)。cileishimoxiweixingchaojidianrongqinenggouchongfenliyongshimoxierweitezhengheqijiandepingmianjiaochagouxing，jidadisuoduanledianjieyelizidechuanshujuli，kehuodechongdianhuozhefangdiansudubichangguidianrongqikuai1000倍以上的新型儲能器件，即有望在毫秒時間內完成對特定微器件充電。