Højtydende kaliumion mikro-superkondensatorer udviklet til bærbart tryksensorsystem

Udvikling af fleksible, bærbar og implanterbar mikroelektronik har accelereret behovet for miniaturiserede og integrerede energilagringsenheder med mekanisk robuste egenskaber, højspænding, og yderst kompatibel integration.

Mikro-superkondensatorer (MSC'er) har ultrahøj effekttæthed, hurtig op- og afladningshastighed, og lang levetid, stabilitet, som rummer et stort potentiale for mikroelektronik. Imidlertid, de lider af relativt lav energitæthed og snævert potentialevindue.

For nylig, et forskerhold ledet af prof. Wu Zhongshuai fra Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) under det kinesiske videnskabsakademi udviklede en ny prototype af højtydende kaliumion-mikro-superkondensatorer (KIMSC'er) til at drive det følsomt integrerede trykfølingssystem.

Dette værk blev udgivet i Avancerede energimaterialer den 18. marts.

KIMSC'erne tager MXene-afledt kaliumtitanat (KTO) nanorods som negativ elektrode og porøs aktiveret grafen (AG) som positiv elektrode i en ikke-brændbar højspændingsionogelelektrolyt, som tjener som en tilstrækkelig mikroskala strømkilde til konstruktionen af ​​et integreret sensorsystem.

Forskerne forberedte KTO nanorods fra den samtidige alkalisering og oxidation af Ti3C2 MXene via hydrotermisk metode. KTO'en leverede en betydelig diffusionskoefficient på 1,6 × 10 ^-12 cm ² s ^-1 og høj kapacitet på 145 mAh g ^-1 som anodematerialer til K-ionopbevaring.

De som fabrikerede KIMSC'er kunne tilbyde en stor driftsspænding på 3,8 V, ekstraordinær volumetrisk energitæthed på 34,1 mWh cm ^-3 , og mekanisk robusthed.

I øvrigt, de designede et højt integreret system baseret på KIMSC og en tryksensor til effektivt at overvåge kropsbevægelsen af ​​albue og finger.