科學家實現一步法高效製備石墨烯/黑磷烯平面超級電容器

近日，科學院大連化學物理研究所二維材料與能源器件研究組研究員吳忠帥團隊與科學院金屬研究所研究員任文才團隊合作，通過掩膜版協助一步過濾法製備出具有疊層結構的二維黑磷烯與石墨烯複合微電極。該電極可直接轉移到柔性基底作為平面超級電容器，在離子液體中顯示出優異的能量密度和良好的機械柔韌性。相關研究成果發表在《美國化學會-納米》（

）雜誌上（DOI：0.1021/acsnano.7b03288）。

可穿戴和攜帶型電子產品的快速發展，極大地促進了現代社會對高能量密度、輕量便攜化、柔性化的儲能器件的需求。平面超級電容器由於其具有厚度薄、體積小、功率密度高、循環壽命長等優點被認為是集成電子器件中重要的微電源儲能器件而備受關注。然而，以往製備平面化微型電容器的製備工藝複雜，通常需要採用光刻蝕、等離子體刻蝕等較為苛刻的技術手段，因此，發展出一種簡單、高效製備高性能平面型微型化超級電容器的方法十分必要。

最近，該研究團隊利用高導電的石墨烯納米片和高容量的黑磷烯納米片為電極材料，在平行交叉模板協助下，通過簡單的一步過濾法構築出具有疊層結構的、高導電石墨烯/黑磷烯圖案化的複合微電極，將該電極應用於平面型超級電容器，在離子液體中表現出較高工作電壓（3V）和能量密度（11.6mWh/cm3）。此外，在高度彎曲狀態下，該平面超級電容器仍能保持良好的性能。這種器件加工策略不僅簡單易行，而且在器件製備過程中無需加入常規的金屬集流體、內部互聯或接觸體，可構築模塊化器件，進而獲得高的容量和輸出電壓。

上述工作得到國家自然科學基金、國家重點研發計劃、國家青年千人計劃、遼寧省自然科學基金、博士后基金等項目的資助。

科學家實現一步法高效製備石墨烯/黑磷烯平面超級電容器