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2022-04-01
颗粒在线讯：开发具有更高能量密度发热超级电容器具有重要的实际意义，但仍然极具挑战性。近日，四川大学张楚虹教授首次提出了一种通过表面自适应毛细作用策略实现的致密化3D打印技术，用于制造高负载量的超级电容器。与可控的毛细管致密化相结合，3D打印超级电容器的性能被带到了另一个维度，实现了面能量密度和体积能量密度的双重飞跃。
本文要点：
1）通过在表面张力调节剂吡咯的帮助下在毛细蒸发过程中控制适当的毛细收缩，致密电极结构的完整性被很好地保持，并且裂缝得到有效抑制。此外，通过一步碳化处理同时原位掺氮和分级微孔-介孔，致密化的3D打印电极的电子和离子传输性能得到显著改善。
2）在高堆积密度（322.2 mg cm-3）下操作，对称超级电容器可以获得最高的面能量密度（在含水电解质中为1.12 mWh cm-2，在有机电解质中为7.01 mWh cm-2），这是有史以来报道的所有3D打印超级电容器中的最高记录。此外，超厚器件在水性电解质（1.24 mWh cm-3）和有机电解质（7.79 mWh cm-3）中的体积能量密度也显著区别于其他高负载和超厚超级电容器。
这项工作在面积/体积能量密度方面将超级电容器的性能提升到了一个全新的阶段，并展示了致密3D打印在高能量密度设备制造方面的巨大潜力。
文章链接：
Xiaolong Li, et al, Surface Adaptive Capillarity Enabling Densified 3D Printing for Ultra-High Areal and Volumetric Energy Density Supercapacitors, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202202663
https://doi.org/10.1002/anie.202202663
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