Hoogwaardige micro-supercondensatoren met kaliumionen, ontwikkeld voor een draagbaar druksensorsysteem

De ontwikkeling van flexibele, draagbare en implanteerbare micro-elektronica heeft de behoefte aan geminiaturiseerde en geïntegreerde energieopslagapparaten met mechanisch robuuste eigenschappen, hoogspanning en zeer compatibele integratie versneld.

Micro-supercondensatoren (MSC’s) hebben een ultrahoge vermogensdichtheid, een snelle laad- en ontlaadsnelheid en een lange levensduur, die een groot potentieel hebben voor micro-elektronica. Ze lijden echter aan een relatief lage energiedichtheid en een smal potentiaalvenster.

Onlangs ontwikkelde een onderzoeksteam onder leiding van prof.Wu Zhongshuai van het Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) van de Chinese Academy of Sciences een nieuw prototype van hoogwaardige micro-supercondensatoren met kaliumionen (KIMSC’s) om de gevoelig geïntegreerde drukdetectie aan te drijven. systeem.

Dit werk is gepubliceerd in Geavanceerde energiematerialen op 18 maart.

De KIMSC’s nemen van MXene afgeleide kaliumtitanaat (KTO) nanostaafjes als negatieve elektrode en poreus geactiveerd grafeen (AG) als positieve elektrode in een niet-ontvlambare hoogspanningsionogel-elektrolyt, die dient als een voldoende microschaal krachtbron voor de constructie van een geïntegreerde sensorsysteem.

De onderzoekers bereidden de KTO-nanostaafjes voor op basis van de gelijktijdige alkalisatie en oxidatie van Ti3C2 MXene via hydrothermische methode. De KTO leverde een aanzienlijke diffusiecoëfficiënt van 1,6 x 10^-12 cm² s^-1 en een hoge capaciteit van 145 mAh g^-1 als anodematerialen voor K ionenopslag.

De as-gefabriceerde KIMSC’s kunnen een grote bedrijfsspanning van 3,8 V bieden, een buitengewone volumetrische energiedichtheid van 34,1 mWh cm^-3, en mechanische robuustheid.

Bovendien ontwierpen ze een sterk geïntegreerd systeem op basis van KIMSC en een druksensor om de lichaamsbeweging van elleboog en vinger efficiënt te volgen.