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基于PI 的3D 叉指電極對(duì)稱微型電容器的制備及性能

2023-11-22 11:45:08紀(jì)偉偉高鵬劉寶成孟占昆王赫劉興江
材料工程 2023年11期
關(guān)鍵詞:油墨電容器活性炭

紀(jì)偉偉,高鵬,劉寶成,孟占昆,王赫,劉興江

(1 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十八研究所 化學(xué)與物理電源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津 300384;2 天津大學(xué) 電氣自動(dòng)化與信息工程學(xué)院,天津 300072)

近年來(lái),便攜式、可穿戴電子設(shè)備和微納電源系統(tǒng)的需求迅速增加,其發(fā)展迅猛,正朝著薄、輕、靈活的多功能集成方向發(fā)展[1-3],在民用領(lǐng)域和軍用領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景[4-5]。中國(guó)、美國(guó)、日本、歐洲等均將發(fā)展便攜式和柔性可穿戴裝備列為重大發(fā)展需求,促使容量大、體積小、輕量化的柔性微型儲(chǔ)能器件快速發(fā)展。對(duì)于智能可穿戴裝備來(lái)說,小尺寸高性能的柔性電源一直是亟需解決的問題[6]。對(duì)于便攜式設(shè)備來(lái)說,迫切需要開發(fā)微型化、輕量化的柔性高性能微型儲(chǔ)能器件[7-8],因此,柔性微儲(chǔ)能器件的研究具有非常重大的戰(zhàn)略意義,成為近年來(lái)儲(chǔ)能領(lǐng)域的研發(fā)重點(diǎn)。微型超級(jí)電容器(micro-supercapacitor,MSC)作為一種新型儲(chǔ)能器件,因其高功率密度、快充電速率和長(zhǎng)循環(huán)壽命的優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注[9-11]。傳統(tǒng)的MSC 是三明治式結(jié)構(gòu),起源于2001 年,三明治結(jié)構(gòu)的平面2D 微型超級(jí)電容器存在離子傳輸距離長(zhǎng)、柔韌性差,且集成在微電子器件的過程復(fù)雜難控等問題,限制了它作為化學(xué)儲(chǔ)能裝置的應(yīng)用。因此,制備微型具有三維結(jié)構(gòu)圖案的超級(jí)電容器是解決上述問題的絕佳方案[12-14]。3D 微型叉指電容器主要是由金屬叉指電極作為集流體和構(gòu)筑的3D 叉指電極構(gòu)成,這種叉指設(shè)計(jì)不僅可以做成微型化,而且能在有限區(qū)域內(nèi)提高電極材料的比表面積,可實(shí)現(xiàn)電子離子轉(zhuǎn)移路徑較短且具有較小的內(nèi)阻,表現(xiàn)出優(yōu)越的電荷轉(zhuǎn)移特性,且易與其他微型器件集成構(gòu)成微系統(tǒng)。

目前為止,MSC 的制備工藝主要有光刻技術(shù)[15]、噴墨印刷[16-17]、絲網(wǎng)印刷[18-19]、激光技術(shù)[20-21]、轉(zhuǎn)印技術(shù)[22-23]等。光刻技術(shù)因高分辨率、與傳統(tǒng)半導(dǎo)體技術(shù)兼容、技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)被廣泛用于制造微納器件,但是其制備工藝具有化學(xué)毒性、易造成環(huán)境污染,是一種高成本、耗時(shí)、復(fù)雜工藝的傳統(tǒng)方法。噴墨印刷法可以提供非接觸式的工藝,操作簡(jiǎn)單、對(duì)環(huán)境環(huán)保,且可以制作任意形狀,成本相對(duì)較低,例如,Liu 等印刷了PEDOT:PSS-CNT/Ag 作為電極來(lái)制造對(duì)稱的MSCs[24],Zhang 等利用商用打印機(jī)在紙上制備了全噴墨打印固態(tài)柔性對(duì)稱MSCs[25]。當(dāng)前的噴墨印刷和絲網(wǎng)印刷法,穩(wěn)定前驅(qū)體油墨的制備和印刷精度仍然是一個(gè)挑戰(zhàn),限制其廣泛應(yīng)用[26-27]。激光技術(shù)通過激光誘導(dǎo)制備MSCs,具有無(wú)模板化、靈活和簡(jiǎn)化等優(yōu)點(diǎn),是制造叉指電極MSCs 非常有吸引力的方法[28-31]。但是,這種技術(shù)制備的碳基活性材料,比電容低、電壓窗口?。ㄒ话悖? V),限制了器件的能量密度,因此該方法難以廣泛應(yīng)用。轉(zhuǎn)印采用3D 打印印章和調(diào)控墨水可以設(shè)計(jì)出各種圖案,是一種制造MSCs 簡(jiǎn)單、低成本的印刷電子技術(shù)[32],但是制作合適的壓印模板既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。因此,有必要開發(fā)一種簡(jiǎn)單、可擴(kuò)展和環(huán)境友好的工藝來(lái)制造MSCs。

本工作提出了利用半導(dǎo)體與電流體噴印相結(jié)合的簡(jiǎn)易控制工藝制備3D 叉指電極對(duì)稱微型電容器,電流體噴印是指通過誘導(dǎo)電場(chǎng)力作用進(jìn)行逐層疊加完成3D 打印制造,可制備出高幾何精度的電極圖案,電極的厚度可任意調(diào)節(jié),且與半導(dǎo)體工藝相集成,是一種快速、低成本的芯片上微型電容器制造技術(shù)。本工作利用半導(dǎo)體工藝(電子束蒸發(fā)和掩膜互助法)制備金屬Ag 叉指集流體,采用富含含氧官能團(tuán)的活性炭材料作為活性電極材料,利用電流體噴印工藝通過控制電場(chǎng)強(qiáng)度、線寬、噴印層數(shù)等參數(shù)調(diào)制出性能較好的叉指電極,并且優(yōu)化柔性封裝工藝。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1 富含含氧官能團(tuán)的活性炭材料的制備

首先稱取1 g 活性炭材料(YP50),將其放置于100 mL 的5 mol·L HNO3中,進(jìn)行1 h 磁力攪拌和2 h 超聲處理,然后采用去離子水,經(jīng)過離心洗滌3次,水溶液接近于中性,最后將所制備的材料放置于烘箱中80 ℃干燥6 h,得到富含含氧官能團(tuán)的活性炭材料。

1.2 凝膠電解質(zhì)的制備

首先將聚乙烯醇(PVA)溶于去離子水中,在90 ℃下攪拌2 h,得到均勻、低黏度的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的PVA 溶液,然后在同樣溫度、不斷攪拌的條件下,按照PVA∶離子液體(1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯鹽)質(zhì)量比1∶6 添加離子液體,攪拌2 h,得到凝膠電解質(zhì)。

1.3 柔性微型叉指電容器的制備

電子束蒸發(fā)法制備金屬Ag 叉指集流體:利用掩模版采用電子束蒸發(fā)法制備Ag 叉指集流體(10 指,指長(zhǎng)10 mm,指寬0.8 mm,間距1 mm,兩側(cè)主柵寬度2.5 mm),將PI 基底放置在模板上,置于電子束設(shè)備中,抽真空至1.8×10-4Pa,調(diào)控電子束流為1 A,蒸發(fā)時(shí)間為1 min,通過膜厚儀控制金屬集流體Ag 電極的厚度約為1 μm。

電流體噴印法制備叉指電極:將富含含氧官能團(tuán)的活性炭材料、導(dǎo)電顆粒SP 和黏結(jié)劑PVDF 在N-甲基吡咯烷酮(NMP)按照質(zhì)量比8∶1∶1 混合并攪拌均勻,然后用三輥研磨機(jī)研磨3 遍,直到墨水細(xì)膩光滑且在沒有外界壓力時(shí)不會(huì)發(fā)生形變,得到打印油墨。采用上述油墨進(jìn)行噴印電極:首先,將墨水轉(zhuǎn)移到噴印機(jī)的針管中,將壓力調(diào)節(jié)至200 kPa 左右,壓力的大小視油墨的黏稠程度有所改變,設(shè)置噴印機(jī)的針頭打印速度為6 mm·s-1,打印細(xì)絲間距為0.5 mm,打印細(xì)絲的直徑為0.1 mm,在金屬銀叉指電極的集流體上噴印5 層。然后將噴印好的電極前驅(qū)體轉(zhuǎn)移到凍干機(jī)中,冷凍干燥12 h,將凍干的電極前驅(qū)體轉(zhuǎn)移到烘箱中,在60 ℃下保持5 h,得到叉指電極。

柔性微型叉指電極電容器的制備:首先,采用導(dǎo)電銀膠與銅導(dǎo)線或者鎳極耳進(jìn)行連接,隨之將樣品放入80 ℃干燥箱中干燥2 h。其次,采用三層熱壓工藝先將極耳連接處熱壓到一起,之后熱壓封裝周邊,只留下一邊注入凝膠電解質(zhì)(采用移液槍,移取2 mL),再進(jìn)行24 h 真空脫泡處理,最后采用真空熱壓封裝最后的邊。

1.4 材料與器件的表征與測(cè)試

采用電子散射能譜(EDS,Model 550i)對(duì)元素及元素含量進(jìn)行分析。電極的表面形貌利用掃描電子顯微鏡(SEM,S4800)進(jìn)行表征。采用X 射線光電子能譜儀(XPS,PHI 1600),以MgKα 輻射為激發(fā)源,表征元素的化學(xué)鍵合狀態(tài)。拉曼光譜是由光譜儀(Invia,Renishaw)采用He-Ne 激光器發(fā)射的532 nm 激光進(jìn)行測(cè)試,漿料的表征采用流變儀(rheometer,RSX SST)進(jìn)行測(cè)試。

電容器的電化學(xué)性能采用電化學(xué)工作站(CHI660E)進(jìn)行循環(huán)伏安測(cè)試,在一定電壓范圍(0~2 V),掃描速率從1 mV·s-1到100 mV·s-1。采用藍(lán)電(CT2001A)測(cè)試儀在不同電流密度 0.1 mA·cm-2到1 mA·cm-2下進(jìn)行恒流充放電(galvanostatic charge discharg,GCD)。

2 結(jié)果與分析

2.1 硝酸處理對(duì)活性炭材料的影響

圖1(a-1),(b-1)分別是未處理的活性炭材料的低倍和高倍SEM 圖,將活性炭材料進(jìn)行硝酸氧化處理后得到材料的低倍和高倍SEM 圖,如圖1(a-2),(b-2)所示,通過對(duì)比分析處理前和處理后的材料,從低倍SEM 圖(圖1(a-1),(a-2))中對(duì)比可以看出,經(jīng)過硝酸處理后,材料的顆粒變碎,塊狀顆粒之間有小顆粒進(jìn)行填充,這主要是由硝酸處理過程中進(jìn)行攪拌和超聲引起的。從高倍SEM 圖(圖1(b-1),(b-2))對(duì)比可以看出,經(jīng)過硝酸處理的材料,大塊顆粒上富含多孔結(jié)構(gòu),這可能是以硝酸氧化的形式引入炭表面上,這些豐富的多孔結(jié)構(gòu)增加了材料的比表面積。

圖1 未處理(1)和富含官能團(tuán)(2)的活性炭材料SEM 圖(a)低倍;(b)高倍Fig.1 SEM images of activated carbon material with untreated(1)and rich functional groups(2)(a)low-magnification;(b)high-magnification

通過Raman 和XPS 譜圖對(duì)硝酸處理的活性炭材料的結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)進(jìn)行表征與分析,結(jié)果如圖2 所示。圖2(a-1),(b-1)是材料的拉曼光譜,其兩個(gè)主要特征峰位于1335 cm-1和1558 cm-1,主要代表D 峰和G 峰的位置,D 峰是由材料的無(wú)序結(jié)構(gòu)引起的,來(lái)自石墨布里淵區(qū)K 點(diǎn)的聲子模式,G 峰是由sp2雜化碳原子的 E2g振動(dòng)模式引起的,來(lái)自定形石墨,兩峰的強(qiáng)度比(ID/IG)是衡量石墨類材料無(wú)序程度的一個(gè)重要參數(shù),通過ID/IG比值,可以有效判斷材料的結(jié)構(gòu)無(wú)序程度[33-34]。據(jù)計(jì)算,圖2(a-1)中ID/IG的比值是0.89,反映了碳材料具有一定的石墨化程度,圖2(b-1)中ID/IG的比值是1.06,表明碳材料的無(wú)序度增加,分析原因可能主要是由硝酸處理引起的。圖2(a-2),(b-2)是材料的XPS 譜圖,從圖2(a-2)的C1s 分譜圖可以得到未處理的活性炭在284.6 eV 有峰,對(duì)應(yīng)于sp2的C—C 鍵,表明是活性炭材料,從XPS 擬合譜圖(圖2(b-2))可以得到,其C1s 可以清楚地?cái)M合成五個(gè)不同的峰,在284.8 eV 對(duì)應(yīng)于sp2的C—C 鍵,表明雜化石墨碳;在286.2 eV,代表羥基(C—OH)化學(xué)鍵;在287.6 eV 為環(huán)氧基(C—O—C)化學(xué)鍵,羰基(C=O)化學(xué)鍵在288.8 eV,羧基(COOH)化學(xué)鍵為290.1 eV,XPS 的結(jié)果表明硝酸處理的活性炭材料具有豐富的含氧官能團(tuán)[35-36]。

圖2 未處理(a)和富含官能團(tuán)(b)碳材料的Raman(1)和XPS(2)譜圖Fig.2 Raman(1)and XPS(2)spectra of carbon materials with untreated(a)and rich functional group(b)

2.2 金屬叉指集流體測(cè)試與分析

采用電子束蒸發(fā)法通過掩模版在柔性PI 襯底上制備得到金屬Ag 叉指集流體,如圖3(a)所示。金屬Ag 呈銀色,兩邊電極是對(duì)稱的,黃色是不導(dǎo)電的PI襯底。圖3(b)是金屬Ag 叉指電極的SEM 圖,從圖中可以發(fā)現(xiàn),電子束蒸發(fā)工藝制得的金屬Ag 表面比較平整,且沒有大顆粒團(tuán)簇,沒有明顯的裂縫,這樣利于活性物質(zhì)漿料的打印,并可保持集流體良好的導(dǎo)電性。

圖3 金屬叉指集流體Ag(b)實(shí)物圖;(b)SEM 圖Fig.3 Interdigital metal Ag current collector(a)real image;(b)SEM image

通過電子散射光譜(EDS)對(duì)金屬Ag 叉指電極進(jìn)行元素分析,如圖4 所示。從圖4 可以看出,叉指集流體含有C,O 和Ag 元素,C 和O 元素主要來(lái)自PI 襯底,Ag 元素的存在明確了所制備的叉指集流體電極為金屬Ag。金屬Ag 元素含量為15.14 %(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同),將為電子提供良好的導(dǎo)電通道。

圖4 叉指集流體的EDS 表征Fig.4 EDS characterization of the interdigital current collector

2.3 油墨漿料的表征與分析

基于電流體噴印方式制備對(duì)稱叉指電極,合適的3D 打印油墨對(duì)構(gòu)建的電化學(xué)儲(chǔ)能器件性能至關(guān)重要,油墨的流變特性影響打印速度、打印形狀以及電極質(zhì)量等,決定了打印電極的可靠性和穩(wěn)定性。油墨在靜止時(shí)必須具有良好的形狀保持性,可以保證3D 電極的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。同時(shí),油墨在擠壓時(shí)必須有足夠的流動(dòng)性,這樣確保能從打印針頭噴印出。本工作針對(duì)制備的打印油墨,使用流變測(cè)試儀對(duì)打印油墨進(jìn)行表征,研究了油墨黏性與角頻率的關(guān)系以及損耗模量、存儲(chǔ)模量與頻率之間的關(guān)系。圖5(a)是油墨黏性與角頻率的關(guān)系圖,顯示了油墨的黏度隨著角頻率的變化,表明其剪切稀釋行為。在較低的角頻率下,油墨的黏度較大,意味著油墨可以保持相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài),進(jìn)而保證電極的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性;在高角頻率下,油墨黏度趨近于0,意味著油墨在一定壓力下可以從噴印針頭內(nèi)流出。圖5(b)顯示了油墨儲(chǔ)存模量(G′)和損耗模量(G″)與頻率的關(guān)系圖。首先,儲(chǔ)能模量(G′)和損耗模量(G″)不隨頻率的變化而變化,表明油墨在靜止?fàn)顟B(tài)下相對(duì)穩(wěn)定;其次,儲(chǔ)存模量(G′)>損耗模量(G″),表明油墨處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)表現(xiàn)為固體,這說明制備的油墨適合3D 噴印工藝。圖5(c)是電流體噴印在金屬Ag 叉指集流體上的電極,從圖中可以觀察到,噴印的油墨由于其出色的流變性能保持穩(wěn)定的形態(tài)。

圖5 油墨漿料的表征圖和噴印電極實(shí)物圖(a)油墨黏性與角頻率的關(guān)系圖;(b)油墨的損耗模量和儲(chǔ)存模量與頻率的關(guān)系圖;(c)電流體噴印制備的電極照片F(xiàn)ig.5 Characterization images of printing ink and real image of jet printing electrode(a)diagram of ink viscosity and angular frequency;(b)relationship diagram of ink loss modulus and memory modulus with frequency;(c)electric fluid printing electrode image

2.4 封裝技術(shù)對(duì)比分析

針對(duì)微型叉指電容器器件的封裝研究,首先采用導(dǎo)電銀膠與銅導(dǎo)線進(jìn)行連接,因?yàn)閷?dǎo)電銀膠在干燥前流動(dòng)性較強(qiáng)不能完全地固定銅導(dǎo)線,所以先采用導(dǎo)電銅膠帶進(jìn)行輔助固定,銅膠帶固定后,將樣品放入干燥箱中在80 ℃下干燥2 h。注入電解質(zhì)后,將銅導(dǎo)線直接從電極上方采用熱壓的工藝封裝透明薄膜(可降解塑料),如圖6(a)所示,封裝后放置48 h,經(jīng)過觀察發(fā)現(xiàn),導(dǎo)電銀膠和導(dǎo)電銅膠帶處會(huì)脫落導(dǎo)致連接不穩(wěn)定,同時(shí)細(xì)銅線部分也存在電解質(zhì)泄漏現(xiàn)象。因此對(duì)封裝工藝進(jìn)一步改進(jìn),采用鎳極耳代替銅導(dǎo)線,將鎳極耳和導(dǎo)電銀膠與金屬Ag 集流體進(jìn)行粘連,并且用PI 膠進(jìn)行固定,PI 膠黏性相對(duì)較強(qiáng),并可耐腐蝕和高溫。鎳極耳上粘極耳膠(聚乙烯(PE)),通過熱壓工藝將PE 與透明薄膜融合到一起,實(shí)現(xiàn)封裝不漏液。且放置48 h 后,微型叉指電容器器件不漏液,且多次彎曲后器件測(cè)試正常不會(huì)失效。

圖6 封裝對(duì)比圖(a)銅導(dǎo)線的封裝;(b)導(dǎo)電銀膠和鎳極耳的封裝Fig.6 Package comparison diagram(a)package of copper wires;(b)package of conductive silver glue and nickel tab

2.5 微型叉指對(duì)稱電容器的電化學(xué)性能分析

雖然水電解質(zhì)具有較高的離子導(dǎo)電性,但水的分解電壓只有1.23 V,這嚴(yán)重限制了微型電容器的能量密度和功率密度的提高,所以本工作采用具有耐腐蝕性可耐高壓的凝膠離子液體作為電解質(zhì),進(jìn)行柔性封裝,封裝結(jié)果如圖7 所示。其中,圖7 是采用不同工藝參數(shù)Ag集流體分別制備的SC1,SC2,SC3 和SC4 微型叉指對(duì)稱電容器。SC1 微型對(duì)稱電容器的集流體金屬Ag 厚度為1 μm,電容器器件面積為1 cm2;SC2 微型對(duì)稱電容器的集流體金屬Ag 厚度為1 μm,電容器器件面積為2 cm2;SC3 微型對(duì)稱電容器的集流體金屬Ag 厚度為2 μm,電容器器件面積為2 cm2;SC4 微型對(duì)稱電容器的集流體金屬Ag厚度為3 μm,電容器器件面積為2 cm2。

圖7 不同工藝參數(shù)的叉指電極對(duì)稱微型電容器(a)SC1;(b)SC2;(c)SC3;(d)SC4Fig.7 Interdigital electrode symmetric microcapacitors with different process parameters(a)SC1;(b)SC2;(c)SC3;(d)SC4

為了比較不同工藝參數(shù)對(duì)微型叉指電容器電化學(xué)性能的影響,分別表征了1,2,3 號(hào)和4 號(hào)微型電容器在相同電壓窗口0~2 V,不同掃描速率下的CV圖,結(jié)果如圖8 所示??梢钥闯?,所有電容器器件的CV都顯示出不對(duì)稱的紡錘形,這是因?yàn)榛钚蕴康南跛嵫趸m然提高了材料的活性,但導(dǎo)致炭顆粒之間的阻抗增大,阻礙了離子從電解質(zhì)到電極材料的轉(zhuǎn)移。值得注意的是,圖8(c)顯示出更規(guī)則、面積更大的紡錘形,這表明SC3 電容器中的電荷轉(zhuǎn)移速度更快。除此之外,從1 mV·s-1到100 mV·s-1的掃描速率增大過程中,SC3 保持著更規(guī)則的紡錘形,表明SC3 電容器具有更出色的倍率性能。

圖8 四種型號(hào)微型電容器的CV 測(cè)試(a)SC1;(b)SC2;(c)SC3;(d)SC4Fig.8 CV test of four types microcapacitors(a)SC1;(b)SC2;(c)SC3;(d)SC4

為了進(jìn)一步研究制備工藝參數(shù)對(duì)柔性3D 叉指對(duì)稱微型電容器電化學(xué)性能的影響,系統(tǒng)研究了不同器件在不同電流密度下的充放電曲線,如0.1,0.2,0.5 mA·cm-2和1 mA·cm-2,結(jié)果如圖9 所示。值得注意的是,圖9(c)顯示了SC3 電容器在相同電流密度時(shí),相比于其他器件,具有更長(zhǎng)的充放電時(shí)間,這表明SC3 具有更好的電化學(xué)儲(chǔ)能能力,這可能是因?yàn)榻饘貯g 集流體厚度為2 μm 的工藝參數(shù)下制備叉指電極可以使單位面積內(nèi)富氧活性炭達(dá)到電化學(xué)儲(chǔ)能能力的高點(diǎn)。除此以外,在不同電流密度時(shí),SC3 電容器都呈現(xiàn)出相對(duì)對(duì)稱的三角形,這意味著SC3具有更加優(yōu)秀的電容行為。

圖9 四種型號(hào)微型電容器的GCD 測(cè)試(a)SC1;(b)SC2;(c)SC3;(d)SC4 Fig.9 GCD test of four types microcapacitors(a)SC1;(b)SC2;(c)SC3;(d)SC4

圖10(a)顯示了四個(gè)器件在不同電流密度的比電容,即倍率性能,表明了在0.1 mA·cm-2時(shí)各器件可以達(dá)到最高的面積比電容,SC1,SC2,SC3 和SC4 的面積比電容分別為16.3,14.1,22.3 mF·cm-2和20.8 mF·cm-2,其中SC3 具有最高的面積比電容。循環(huán)壽命圖(圖10(b))表明SC3 在2000 周次充放電循環(huán)后具有96%的電容保持率。除此以外,不同器件功率和能量密度圖(圖10(c))顯示SC3 具有更高的功率和能量密度,在0.1 mW·cm-2的功率密度下SC3 具有0.01147 mWh·cm-2的能量密度。上述結(jié)果證明SC3叉指微電容更具有應(yīng)用的潛力。

圖10 四種型號(hào)微型電容器的電化學(xué)性能(a)倍率性能圖;(b)循環(huán)壽命圖;(c)功率和能量密度圖Fig.10 Electrochemical characteristics of four types microcapacitors(a)rate capacity;(b)cycling performance;(c)power and energy density diagram

3 結(jié)論

(1)金屬Ag 叉指電極厚度為2 μm,電容器面積為2 cm2的工藝參數(shù)下,MSC 器件表現(xiàn)出最優(yōu)的面積電容22.3 mF·cm-2(0.1 mA·cm-2)和相應(yīng)的高能量密度0.01147 mWh·cm-2。

(2)通過優(yōu)化封裝工藝,MSC 也獲得了較長(zhǎng)循環(huán)壽命,在2000 周次充放電循環(huán)后,其電容保持率為96%,表現(xiàn)出可靠的應(yīng)用性。這種簡(jiǎn)易控制的制備工藝給微型MSC 在微小型化電子產(chǎn)品中的應(yīng)用提供更多的途徑。

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