weishixianzheyimubiao，gaiyanjiutuanduizaiqianqiyanjiuzhongjiangjiawandenglizitihaiyuanjishuheguangkeweijiagongjishuxiangjiehe，chenggongzhibeichushimoxijigaogonglvpingmianweixingchaoji電容器；采cai用yong層ceng層ceng自zi組zu裝zhuang氧yang化hua石shi墨mo烯xi與yu多duo聚ju賴lai氨an酸suan，並bing在zai層ceng間jian插cha入ru硼peng酸suan，經jing高gao溫wen處chu理li獲huo得de氮dan硼peng共gong摻chan雜za的de石shi墨mo烯xi薄bo膜mo應ying用yong於yu高gao體ti電dian容rong和he倍bei率lv性xing能neng的de微wei型xing超chao級ji電dian容rong器qi；利用交替堆疊的方法製備出高致密、高導電性聚合物/石墨烯、活化石墨烯/石墨烯薄膜材料，應用於高比能量微型柔性超級電容器

；利用噴塗方法製備出石墨烯導電聚合物薄膜，應用於超薄、可打印

、且具有交流線性濾波功能的超級電容器。

 

這些柔性化、微型化超級電容器對於未來的電子器件展現出重要的應用前景。

 

該工作得到了國家青年、國家重點研發計劃、國家自然科學基金、遼寧省自然科學基金等項目的資助。

 

 

全石墨烯基微型超級電容器示意圖（a）和光學照片（b）
，從左到右依次為條帶並行型平麵超級電容器、同心圓型平麵超級電容器、梳子型平麵超級電容器、三明治構型超級電容器

 

目前石墨烯基微型超級電容器的研究雖有進展，但仍處於起始基礎研究階段，仍然有許多問題或挑戰亟待解決。要發展低成本
、高性能石墨烯基微型超級電容器需考慮以下3個重要方麵：

（1）石墨烯及其複合納米材料的低成本、宏量控製製備是從根本上改善微型超級電容器性能的關鍵。

 

事shi實shi上shang，石shi墨mo烯xi薄bo膜mo的de形xing態tai和he微wei結jie構gou的de可ke調tiao節jie性xing，對dui於yu改gai善shan微wei型xing超chao級ji電dian容rong器qi的de性xing能neng非fei常chang重zhong要yao。需xu要yao指zhi出chu的de是shi，為wei了le獲huo得de高gao性xing能neng石shi墨mo烯xi基ji微wei型xing超chao級ji電dian容rong器qi，充chong分fen理li解jie石shi墨mo烯xi材cai料liao的de微wei觀guan結jie構gou和he電dian化hua學xue性xing能neng之zhi間jian的de構gou效xiao關guan係xi是shi絕jue對dui必bi要yao的de。考kao慮lv到dao二er維wei石shi墨mo烯xi應ying用yong於yu微wei型xing超chao級ji電dian容rong器qi可ke以yi顯xian著zhu提ti高gao電dian解jie液ye離li子zi與yu石shi墨mo烯xi薄bo膜mo微wei電dian極ji在zai水shui平ping方fang向xiang上shang的de相xiang互hu作zuo用yong
，與yu其qi類lei似si的de其qi他ta二er維wei納na米mi片pian，如ru無wu機ji氧yang化hua物wu和he硫liu化hua物wu材cai料liao（MnO2、TIO2
、Co3O4等），可以用作新型微型超級電容器的電極材料。

 

（2）開發新的、簡單的

、低成本的，以及在任意襯底上可獲得均勻的、導電的、大麵積的石墨烯基薄膜製造技術
，是獲得高性能的微型超級電容器的另一個關鍵問題。

 

典型的薄膜生產方法包括旋塗、噴塗、真空過濾、電化學聚合和層層自組裝
，其中有些方法可以有效地提高微型器件的性能。為了達到這個目標
，需要考慮兩個關鍵成膜因素：一個是要解決與基板表麵兼容的石墨烯基材料的可加工性
，這對於改善器件性能是不可缺少的；另一個是薄膜製備技術的可放大性，即是否可以實現薄膜高效大麵積的生產。在這方麵
，噴墨印刷、絲網印刷等技術成本低，並且可以快速地在各種基底材料上大規模生產不同的薄膜材料
，如納米碳、聚合物

、氧化物和金屬薄膜。因此，在這種情況下大規模生產的微型超級電容器將更具市場競爭力和應用前景。

 

（3）不同器件部分（包括電極、電極液
、隔膜、基底、集流體
、以及它們之間的界麵）的界麵融合和整體優化是一個長期的
、挑戰性的課題。

 

 

石(shi)墨(mo)烯(xi)基(ji)微(wei)型(xing)超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)器(qi)的(de)快(kuai)速(su)發(fa)展(zhan)，期(qi)望(wang)能(neng)夠(gou)解(jie)決(jue)現(xian)代(dai)社(she)會(hui)對(dui)微(wei)量(liang)級(ji)能(neng)源(yuan)儲(chu)存(cun)的(de)迫(po)切(qie)需(xu)要(yao)。以(yi)石(shi)墨(mo)烯(xi)和(he)其(qi)他(ta)二(er)維(wei)材(cai)料(liao)為(wei)基(ji)礎(chu)的(de)微(wei)型(xing)超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)器(qi)有(you)望(wang)成(cheng)為(wei)超(chao)高(gao)能(neng)量(liang)和(he)功(gong)率(lv)密(mi)度(du)的(de)新(xin)型(xing)的(de)芯(xin)片(pian)儲(chu)能(neng)器(qi)件(jian)，能(neng)夠(gou)提(ti)供(gong)足(zu)夠(gou)的(de)能(neng)量(liang)和(he)令(ling)人(ren)滿(man)意(yi)的(de)峰(feng)值(zhi)功(gong)率(lv)來(lai)滿(man)足(zu)未(wei)來(lai)應(ying)用(yong)在(zai)小(xiao)型(xing)化(hua)的(de)微(wei)係(xi)統(tong)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)的(de)需(xu)求(qiu)。