成果简介
柔性微型超级电容器（MSCs）是便携式/可穿戴电子设备的理想电源。电极是决定 MSCs性能的关键部件，但无论是材料还是制造方法上，要同时实现高电荷存储能力和强大的机械灵活性，仍然是一个巨大的挑战。本文，大连理工大学Xuening Jiang及中科院大连化物所姜雷等研究人员在《Small》期刊发表名为“Construction of Graphene-Based “In-Paper” 3D Interdigital Microelectrodes for High Performance Metal-Free Flexible Supercapacitors”的论文，研究展示了一种新型水冷辅助选择性激光烧蚀 (WASLA) 技术，用于以无掩模和无化学物质的方式大规模制造“纸上”3D 石墨烯-纤维素复合叉指电极 (3D GCCIE)。获得的电极具有3D电荷存储几何形状、高导电性、自由设计的图案以及纸基板的固有优势。所以，基于 3D GCCIE 的 MSC 表现出优异的整体性能，包括大比电容、高倍率性能、令人印象深刻的循环稳定性和卓越的机械柔韧性。
此外，还制备了由线性/弯曲叉指电极组成的各种形状的无金属3D GCCIE-MSC集成阵列，字母形状的MSC阵列成功点亮了扁平和折叠状态的发光二极管灯，展示了出色的器件灵活性。所制备的3D GCCIE-MSCs作为柔性电子设备的电源显示出巨大的应用潜力，而WASLA方法被证明是大规模制造不限于超级电容器的高性能纸基电荷存储设备的有效策略。
图文导读
图1、使用WASLA方法制造3D GCCIE-MSC
图2、基于PVA-H2SO4凝胶电解质的单个3D GCCIE-MSC的电化学性能。
图3、3D GCCIE-MSC的灵活性表征
图4、具有串联 3D GCCIE-MSCs ( n S, n = 1-8) 的集成阵列的性能表征
图5、8S×mP( m=1-3)集成阵列的性能表征， 排列为m个平行排的8个串联连接的3D GCCIE-MSC。
图6、由自由设计的弯曲/线性叉指电极组成的具有任意形状（圆形、方形和字母）的集成3D GCCIE-MSC阵列的性能。
小结
在这里，已经开发了一种新颖的 WASLA 技术，用于轻松有效地按比例制造独特的 3D GCCIE，用于具有形状多样性的高性能、超柔韧的无金属全固态 MSC。所制造的 3D GCCIE-MSCs 显著结合了平面叉指结构、3D 电荷存储几何结构和纸基板的优点，因此表现出作为微电源的优异性能，包括大电容、高倍率性能、优异的循环稳定性和显著的机械柔韧性。本文提出的WASLA技术被证明是一种有效的策略，可用于大规模制造不限于超级电容器的高性能纸基柔性电荷存储设备。
文献：https://doi.org/10.1002/smtd.202101454
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