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1、石墨烯基平面微型超级电容器的研究进展王森,郑双好,吴忠帅and孙承林Citation:中国科学:化学46,732(2016);doi:10.1360/N032015-00239Viewonline:http://engine.scichina.com/doi/10.1360/N032015-00239ViewTableofContents:http://engine.scichina.com/publisher/scp/journal/SSC/46/8Publishedbythe《中国科学》杂志社Articlesyoumaybeinterestedin高比能超级电容器的研究进展中国科学
2、:化学44,1081(2014);基于碳材料的可伸缩型超级电容器的研究进展59,475(2016);基于石墨烯/聚苯胺纳米线阵列复合薄膜的柔性超级电容器中国科学:物理学力学天文学41,1046(2011);二维石墨烯和准二维类石墨烯在全固态柔性超级电容器中的应用科学通报58,2886(2013);类石墨烯化学中的挑战与机遇中国科学:化学45,234(2015);中国科学:化学2016年第46卷第8期:732~744《中国科学》杂志社SCIENTIASINICAChimicachem.scichina.comSCIENCECHINAPRESS评述石墨烯基平面微型超级电容器的研究进展①②①
3、②①*①*王森,郑双好,吴忠帅,孙承林①中国科学院大连化学物理研究所,大连116023②中国科学院大学,北京100049*通讯作者,E-mail:wuzs@dicp.ac.cn;clsun@dicp.ac.cn收稿日期:2015-11-24;接受日期:216-03-30;网络版发表日期:2016-07-25国家青年千人计划、国家自然科学基金(编号:51572259)、国家重点研发计划(编号:2016YBF0100100,2016YFA0200200)、辽宁省自然科学基金(编号:201602110)和中国科学院大连化学物理研究所创新基金(编号:Y5610121T3)资助项目摘要便携式电子
4、器件的快速发展极大地刺激了现代社会对多功能化、小型化的电化学储能器件的强烈需求.其中,微型超级电容器正逐渐成为芯片储能器件研究领域中一个新兴的、前沿的研究方向.它可作为微型功率源与微电子器件互相兼容,具有极大的应用前景.最近,以石墨烯为代表的二维材料为设计和发展新型平面化微型超级电容器提供了许多关键参数,引起了大家的关注.鉴于此,本文综述了石墨烯基平面微型超级电容器的最新进展,包括其发展历史、典型的石墨烯材料(如石墨烯、石墨烯量子点、活化石墨烯、石墨烯/碳纳米管、石墨烯/金属氧化物、石墨烯/聚合物)的制备、微型电极的构筑与加工(如光刻、电化学沉积、激光刻绘、喷涂印刷等)、电解液(如水系
5、、有机系、离子液体和固态式)、微型器件构型组装(对称的、非对称的)和微型器件的评测方法.最后,展望了石墨烯基微型超级电容器未来的发展趋势和面临的挑战.关键词石墨烯,二维材料,微型超级电容器,平面,芯片储能1引言环稳定性,可实现快速的电荷存储,但是比容量相对[8]较低;(2)赝电容型超级电容器,基于金属氧化物超级电容器(supercapacitors)又称电化学电容器和导电聚合物的可逆氧化还原反应实现电化学储存(electrochemicalcapacitors),是一种新型电化学储能电荷,可获得较高的比容量,但是导电性能差且循环器件,具有能量密度高、功率密度高、充电时间短、寿命短;(3
6、)复合型超级电容器,是指电极为特殊的使用寿命长、温度特性好、节约能源、免维护、绿色复合材料或为非对称电极,兼具双电层电容器和赝[1]环保等特点.其主要应用于需要提供大功率的装置,电容器的优点,可以同时实现高的能量密度和功率[2~5]如便携式电子设备、电动车和混合动力汽车等.密度.值得注意的是,超级电容器的最终性能由电极[6,7]根据电荷存储机制,超级电容器可分为3类:(1)材料、电极的制备技术、电解液的选择、器件构型以[9~11]双电层型超级电容器,基于在高比表面的碳电极与及不同器件部分之间的界面融合等因素决定.近电解液界面上的静电吸附储存电荷,具有优异的循年来,日益普及的小型化便携式
7、电子设备(如微机电引用格式:王森,郑双好,吴忠帅,孙承林.石墨烯基平面微型超级电容器的研究进展.中国科学:化学,2016,46:732–744WangS,ZhengSH,WuZS,SunCL.Recentadvancesingraphene-basedplanarmicro-supercapacitors.SciSinChim,2016,46:732–744,doi:10.1360/N032015-00239©2016《中国科学》杂志社www.
