AM: 3D打印的一次性纸质超级电容器

Bunnny

2021-05-18

超级电容器，特别是双电层电容器（EDLC），由于其长寿命，高功率密度，高电容和快速充电速率而备受关注。此外，部分超级电容器是由可生物降解或可食用的材料所制造的，是环保和一次性设备的理想选择。随着应用的物联网的发展，出现了一种预测单元数量巨大且使用寿命短的新型电子产品。预计到2021年，这种电子产品连接设备的数量将达到270亿个，正产生大量电子垃圾（e-waste）。在电子垃圾问题日益严重的驱动下，可持续电子领域引起了人们的极大兴趣。如今，锂离子或碱性电池等标准储能技术仍为大多数智能设备供电。尽管它们具有良好的性能，但其不可再生和有毒的材料的特性仍需要专门的收集和回收过程。此外，它们的标准化外形和性能规格限制了智能设备的设计。近日，苏黎世联邦理工大学Gustav Nyström等研究人员报道了一种3D打印的一次性无毒超级电容器，在高达1.2 V的工作电压下，该电容器可保持25.6 F g^-1的高电容。

文章要点

1）3D打印的一次性纸张超级电容器，它是基于可再生和无毒材料的功能性油墨，并且针对3D打印进行了流变学优化。完全印刷的双层电容器在1 mV s^-1下，漏电流为40 µA时具有25.6 F g_AC^-1的比电容，在无金属超级电容器领域具有顶尖性能。

2）该双电层电容器具有出色的循环稳定性。它可以在很宽的温度范围内工作，工作电压高达1.2V，并且可以抵抗较大的机械应力。

3）使用寿命结束时，双层电容器可以制成堆肥，并在数周内分解，该设备能够为标准闹钟供电。

参考文献

Aeby, X., et al, Fully 3D Printed and Disposable Paper Supercapacitors. Adv. Mater. 2021, 2101328.

DOI: 10.1002/adma.202101328

https://doi.org/10.1002/adma.202101328