三维（3D）打印作为制造高性能储能器件的可持续途径正变得越来越重要。它使具有不同长度尺度的可编程几何尺寸至微米尺寸的流水线器件制造成为可能。而微型储能器件则是实现能源自主的片上技术的基础组件。
近日，伦敦帝国理工学院Cecilia Mattevi报道了开发了一种基于高浓缩纯石墨烯（PG）的水油墨用于定制高性能3D打印对称微超级电容器。
文章要点
1）油墨具有合适的流变特性，可用于打印多层结构。此外，打印结构不需要涉及危险化学品和高温的印后过程。结构和电学表征显示打印的PG电极具有高孔隙率（平均孔径约1.4 μm）和出色的电导率。
2）这种3D打印多孔PG电极结合了多种结构特征，为储能过程中离子的快速扩散和电荷的快速传输提供了有效途径。在对称超级电容器配置中，3D打印PG电极在2 mA cm−2时，具有1.57 F cm−2的优异面电容，面能量密度达到51.2 Wh cm−2，面功率密度达到0.968 mW cm−2，这些都是最先进的碳基和石墨基印刷超级电容器中的佼佼者。
3）研究人员还展示了一种在水基凝胶电解质中采用PG片状电极的预图案化和无集电集电器的准固态交叉型微超电容器。
所开发的3D打印PG电极有望极大推动可持续、高性价比的高性能储能器件的发展。
参考文献
Stefano Tagliaferri, et al, Aqueous Inks of Pristine Graphene for 3D Printed Microsupercapacitors with High Capacitance, ACS Nano, 2021
DOI: 10.1021/acsnano.1c06535
https://doi.org/10.1021/acsnano.1c06535
