随着可穿戴，便携式和可植入电子设备的发展，迫切需要柔性和片上微型超级电容器（MSC）来实现微型化的能量存储。平面MSC具有高功率密度，快速的充电/放电速率和较长的使用寿命，并且可以适应未来柔性、集成化、小型化电子系统，具有广阔的应用前景。由于其高比表面积、优异的导电性和优异的电子迁移率，石墨烯在平面MSCs器件中显示出令人鼓舞的优势，因此刺激了近几年的广泛研究。
有鉴于此，北京理工大学曲良体教授和韩庆副研究员等人，系统综述了平面石墨烯基MSC的研究进展，包括石墨烯基电极材料的内在结构调控、石墨烯基电极材料的具体制备技术、多功能集成以及MSC作为柔性和片上能量存储的各种应用。还讨论了未来实现基于平面石墨烯的MSC的关键挑战和前景，以实现其实际应用。
本文要点
1）尽管在石墨烯基平面MSC领域取得了重大进展，但仍然存在许多问题，其中一些问题非常关键。首先，由于石墨烯片的不可逆聚集导致其表面积的大量损失，石墨烯的实际电容较低，这严重限制了电容性能的提高。一种有效的策略是开发具有更大表面积和更好性能的新型纳米结构石墨烯杂化材料，以用于高级MSC。
2）第二，到目前为止，已经采用了多种方法，例如打印，激光划刻和模板方法等，来制造石墨烯基平面MSC。但是，对于活性物质的存在形式不同，每种方法都有其优点和局限性。因此，选择最合适的制造策略或开发一种新的通用方法来构建具有不同电极材料的平面MSC非常重要。此外，对于所需的应用，MSCs通常需要并联、串联或两者组合，以满足所需的能量、电压和电流要求。尽管具有可调电化学性能的集成式MSCs阵列的可扩展制造可以满足实际微电子学的要求，但它们往往产生与单个MSC相同的电容。换句话说，集成电容性能不相称。应该进行全面的研究，以详细说明所制造的MSC阵列的规模与其实际输出性能之间的关系，并优化制备方法，以有利于平面MSCs。同样，自修复是保证制备的MSC的电化学性能和结构完整性的重要功能。然而，大多数报道的工作只使用自愈合的衬底，而不是自愈合的活性电极材料，这影响了其实际愈合后的电容性能。因此，应采用开发自愈电极材料来制备更耐用的MSC。
3）最后，尽管已经开发了多种集成系统，例如纳米发电机/ MSCs系统，太阳能电池/ MSCs系统和自充电传感器，但它们仍处于初级水平，其性能仍远远不能满足实际应用的要求。因此，应通过将先进的制造技术与集成电路设计相结合来优化整体结构的配置，从而改善准备好的MSC的性能。
参考文献：
Bing Lu et al. Planar Graphene‐Based Microsupercapacitors. Small, 2021.
DOI: 10.1002/smll.202006827
https://doi.org/10.1002/smll.202006827
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