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2022-04-01
顆粒在線訊：開(kāi)發(fā)具有更高能量密度發(fā)熱超級(jí)電容器具有重要的實(shí)際意義，但仍然極具挑戰(zhàn)性。近日，四川大學(xué)張楚虹教授首次提出了一種通過(guò)表面自適應(yīng)毛細(xì)作用策略實(shí)現(xiàn)的致密化3D打印技術(shù)，用于制造高負(fù)載量的超級(jí)電容器。與可控的毛細(xì)管致密化相結(jié)合，3D打印超級(jí)電容器的性能被帶到了另一個(gè)維度，實(shí)現(xiàn)了面能量密度和體積能量密度的雙重飛躍。
本文要點(diǎn)：
1）通過(guò)在表面張力調(diào)節(jié)劑吡咯的幫助下在毛細(xì)蒸發(fā)過(guò)程中控制適當(dāng)?shù)拿?xì)收縮，致密電極結(jié)構(gòu)的完整性被很好地保持，并且裂縫得到有效抑制。此外，通過(guò)一步碳化處理同時(shí)原位摻氮和分級(jí)微孔-介孔，致密化的3D打印電極的電子和離子傳輸性能得到顯著改善。
2）在高堆積密度（322.2 mg cm-3）下操作，對(duì)稱超級(jí)電容器可以獲得最高的面能量密度（在含水電解質(zhì)中為1.12 mWh cm-2，在有機(jī)電解質(zhì)中為7.01 mWh cm-2），這是有史以來(lái)報(bào)道的所有3D打印超級(jí)電容器中的最高記錄。此外，超厚器件在水性電解質(zhì)（1.24 mWh cm-3）和有機(jī)電解質(zhì)（7.79 mWh cm-3）中的體積能量密度也顯著區(qū)別于其他高負(fù)載和超厚超級(jí)電容器。
這項(xiàng)工作在面積/體積能量密度方面將超級(jí)電容器的性能提升到了一個(gè)全新的階段，并展示了致密3D打印在高能量密度設(shè)備制造方面的巨大潛力。
文章鏈接：
Xiaolong Li, et al, Surface Adaptive Capillarity Enabling Densified 3D Printing for Ultra-High Areal and Volumetric Energy Density Supercapacitors, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202202663
https://doi.org/10.1002/anie.202202663
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