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醫(yī)學(xué)部蘇磊教授團(tuán)隊(duì)在Nano Energy發(fā)表可穿戴器件儲(chǔ)能用的高性能準(zhǔn)固態(tài)纖維狀柔性不對稱超級電容器研究成果

來源: 發(fā)布時(shí)間:2024-03-25 16:18 點(diǎn)擊數(shù): Views

近日,深圳大學(xué)醫(yī)學(xué)部生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院蘇磊教授和日本東京大學(xué)工學(xué)院龔偉研究員在Elsevier期刊Nano Energy(影響因子17.6,中科院一區(qū),TOP期刊)上發(fā)表了題為“Wire-shaped, all-solid-state, high-performance flexible asymmetric supercapacitors based on (Mn,Fe) oxides/reduced graphene oxide/oxidized carbon nanotube fiber hybrid electrodes”的研究論文。醫(yī)學(xué)部碩士生遲貴林為第一作者,蘇磊教授、龔偉研究員為共同通訊作者,深圳大學(xué)為第一單位。

隨著柔性電子設(shè)備的快速發(fā)展,如可穿戴設(shè)備、植入式醫(yī)療設(shè)備等,對小型化、輕量化且具有良好機(jī)械耐久性和高能量存儲(chǔ)性能的能量供應(yīng)設(shè)備的需求日益增長。纖維狀柔性超級電容器(SC)的體積小、重量輕、柔性好,可以方便地集成到衣物或皮膚上,而不會(huì)對用戶造成不適,從而提高穿戴舒適性。同時(shí),SC具有快速充放電速率、高功率密度和長循環(huán)壽命等特性,結(jié)合其可穿戴特性,可以顯著提升柔性電子設(shè)備的性能和用戶體驗(yàn)。

本工作采用電化學(xué)法在活化碳納米管纖維電極上構(gòu)筑了三維還原氧化石墨烯網(wǎng)絡(luò),再將二氧化錳電沉積到石墨烯薄片及片層間和碳納米管纖維束內(nèi),制備了柔性纖維狀正極。再以同樣方式在碳納米管纖維基底上制備了氧化鐵/石墨烯復(fù)合電極,作為負(fù)極,進(jìn)而組裝了準(zhǔn)固態(tài)柔性非對稱超級電容器(ASC),并為其開發(fā)了USB充電器。該準(zhǔn)固態(tài)纖維狀柔性ASC具有59.2 F cm-3(171 mF cm-2)的高比電容,和26.7 mWh cm-3的高能量密度,并具有良好的柔性和長循環(huán)性能。本工作將促進(jìn)Mn、Fe基柔性不對稱超級電容器的技術(shù)發(fā)展,推動(dòng)其在可穿戴電子設(shè)備及植入式醫(yī)療電子設(shè)備中的應(yīng)用,有助于這些柔性電子設(shè)備減少能量損耗,提高設(shè)備能效。

圖纖維狀柔性不對稱超級電容器組裝示意圖

該研究得到了深圳市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)項(xiàng)目等項(xiàng)目的支持。

原文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2023.108887


(來源 深圳大學(xué)醫(yī)學(xué)部)

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