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高集成度、可定制微型超级电容器的研究现状和发展前景 |
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2022年6月16日，明升官网明升体育app院大连明升手机物理研究所吴忠帅研究员在新晋能源期刊Nano Research Energy发表题为“Recent status and future perspectives of ultracompact and customizable micro-supercapacitors”的综述论文。
随着物联网和信息技术的发展，我们将逐渐进入智能化时代。面对可穿戴的健康监测设备、可植入微电子医疗器件、用于环境监测的多节点传感器等各种智能化、轻量化、小型化电子产品的蓬勃发展，作为微电子器件的重要组成部分，微型储能器件也必须向质量轻、体积小、能量高、寿命长、易集成的方向全方位发展。在众多微型储能器件中，叉指构型的平面微型超级电容器由于具有卓越的功率输出、超长的寿命(~100000次循环)、可控的电子/离子传输路径、可设计和可定制的性能、以及易于与其他微电子系统集成等众多优点，其作为自供电/无线供电微电子系统的功率源组件受到越来越多的关注。迄今为止，微型超级电容器在电明升手机性能、功能特性和系统集成等多个方面均取得了很大的研究进展。然而，目前微型超级电容器仍然存在几何尺寸较大、集成度低等问题，与微电子系统的兼容制备和单片集成仍然是一个巨大的挑战。
本综述中，该团队主要综述了器件面积小于10mm2、具有高集成度、可定制的微型超级电容器的研究现状和发展前景。首先回顾了在极小空间中微型超级电容器的发展历程。其次，系统地总结了超小微型超级电容器的最新研究进展，包括：（ⅰ）先进的微细加工技术，制备出小型化、分辨率高、输出电压和电容可调的超小微型超级电容器；（ⅱ）电解液的精确滴加技术，将电解质精确的滴加到所设计的微器件上，而不干扰其他器件或微电子系统中其他的电子单元；（ⅲ）提高微小器件性能的可行策略，构建具有高电子/离子传输特性的厚电极、三维微电极结构和设计高空间利用率的特殊器件构型。最后，从兼容性的电极材料制备技术、薄膜制备技术、图案化微电极制备技术的角度对超小型微型超级电容器目前存在的挑战和未来的研究方向进行了展望，并呼吁材料、明升手机和微电子技术等领域学者进行跨学科的合作，以促进未来超小型微型超级电容器在微尺度芯片电子器件上的广泛应用。
图1.制备高集成度、可定制微型超级电容器的关键影响因素
相关论文信息：
S. Wang, J. Ma, X. Shi, et al. Recent status and future perspectives of ultracompact and customizable micro-supercapacitors. Nano Research Energy. .
DOI：10.26599/NRE.2022.9120018
作为Nano Research姊妹刊，Nano Research Energy (ISSN: 2791-0091; e-ISSN: 2790-8119; 官网: )于2022年3月创刊，由清华大学曲良体教授和香港城市大学支春义教授共同担任主编。Nano Research Energy是一本国际化的多学科交叉，全英文开放获取期刊，聚焦纳米材料和纳米明升体育app技术在新型能源相关领域的前沿研究与应用，对标国际顶级能源期刊，致力于发表高水平的原创性研究和综述类论文。2023年之前免收APC费用，欢迎各位老师踊跃投稿。
投稿请联系：NanoResearchEnergy@tup.tsinghua.edu.cn
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