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2022-05-12 15:28:48
2023-02-22
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由于分層三維（3-D）納米片獨特的幾何特征和電子結(jié)構(gòu)，它們顯示出優(yōu)異的電子遷移率、超高比表面積和可靠的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。因此，三維納米片在電化學(xué)儲能領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。超級電容器具有充放電速度快、循環(huán)壽命長、安全穩(wěn)定等優(yōu)點，近年來受到廣泛關(guān)注。柔性化、小型化、智能化是超級電容儲能裝置的發(fā)展方向。新興的三維打印技術(shù)，尤其是墨水直接寫入（IDW）模式，極大地提高了器件微結(jié)構(gòu)的設(shè)計能力和控制精度。基于我們或其他團隊早期對三維石墨烯納米片和三維MXene納米片的研究進展，本綜述論文提出利用先進的三維打印技術(shù)，利用具有高比電容的三維納米片活性材料，實現(xiàn)柔性全固態(tài)超級電容器的設(shè)計。系統(tǒng)分析了用三維打印技術(shù)設(shè)計叉指電極、多層骨架電極和纖維電極的方法，以及柔性超級電容器的性能評價。本綜述旨在為未來柔性全固態(tài)超級電容器的實際應(yīng)用提供新的概念和理論指導(dǎo)，為三維打印構(gòu)建材料的設(shè)計、制備和性能優(yōu)化提供新的思路和理論指導(dǎo)。
目前，人們對三維納米片電極材料的設(shè)計和超級電容器的應(yīng)用進行了無休止的評論。最近，還發(fā)表了幾篇關(guān)于3-D打印技術(shù)在柔性超級電容器中應(yīng)用的綜述性著作。這些綜述分別對三維電極和柔性器件的設(shè)計具有積極的指導(dǎo)意義。然而，關(guān)于柔性全固態(tài)超級電容器中的三維納米片材料和三維打印技術(shù)的聯(lián)合總結(jié)和展望尚不多見。在這篇綜述文章中，我們討論了通過三維打印技術(shù)（或一些非打印技術(shù)）從三維納米片（用作微電極的活性磚）構(gòu)建柔性全固態(tài)超級電容器的方法（本綜述的概要見圖1）。本文的主要內(nèi)容包括：（1）介紹了三維納米片材料的基本分類和制備方法，總結(jié)了高性能電極材料的一般設(shè)計原則；（2） 基于有針對性的設(shè)計案例，總結(jié)了三維石墨烯、三維MXene等三維納米片的最新制備和應(yīng)用進展；（3） 系統(tǒng)總結(jié)了基于三維打印技術(shù)（或其他技術(shù)）的三維納米片的各種電極（微交叉電極、多層骨架電極、纖維狀電極）的設(shè)計策略和全固態(tài)超級電容器的應(yīng)用；（4） 最后，我們還討論了基于三維納米片的柔性全固態(tài)超級電容器的挑戰(zhàn)和機遇，為三維納米片電極材料和高電容柔性超級電容器的未來探索提供了一些啟示。
Fig. 1 本綜述的概要說明（插圖經(jīng)參考文獻許可復(fù)制）
論文信息：Constructing Flexible All-Solid-State Supercapacitors from 3D Nanosheets Active Bricks via 3D Manufacturing Technology: A Perspective Review, Adv. Funct. Mater. 2022, 2201166.
論文網(wǎng)址：DOI: 10.1002/adfm.202201166
