一种柔性全二维固态微型超级电容器及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及超级电容器领域，具体为一种柔性全二维固态微型超级电容器及其制备方法和应用。利用二维固态酸纳米片薄膜高的质子电导率和宽的电化学窗口等特点，结合二维过渡金属碳或/和氮化合物材料高的电荷存储和二维层状结构等特点构筑全二维固态微型超级电容器。得益于二维过渡金属碳或/和氮化合物薄膜和二维固态酸纳米片薄膜中的纳米片具有相似的定向排列，该固态微型超级电容器中的质子传输阻力较小，可以使质子快速与电子耦合从而存储电荷。因此，该固态微型电容器具有高的电容量和高能量密度等优点。同时，由于二维固态酸纳米片薄膜的固态特征，该器件几乎不存在电解质泄漏的问题，具有高的安全性。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术涉及超级电容器领域，具体涉及一种柔性全二维固态微型超级电容器及其制备方法和应用。

技术介绍

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技术介绍
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1、可植入医疗芯片、便携式/可穿戴设备和物联网等电子设备的快速小型化促进了微型器件的发展，例如：微型电池(mb)和微型超级电容器(mscs)。与需要长充电时间的微型电池相比，微型超级电容器具有快的充电速率、高的能量密度以及长的循环寿命等优点。按照储能机理，微型超级电容器可以分为双电层电容器和赝电容器件。得益于赝电容器独特的储能机制，即快速又可逆的表面氧化还原反应，微型赝电容器使微型器件同时实现高能量密度与功率密度成为可能。在众多的微型赝电容器中，水系赝电容器具有非燃性、环境友好和易于安全操作等特性，使其更贴近于商业化的使用。

2、mxene是一类具有二维层状结构的过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物，mxene由于高的导电性和电容量已经成为微型赝电容器良好的电极材料。但是mxene微型器件在水系电解液中面临着易于氧化、低能量密度和功率密度等缺点。尽管通过使用水凝胶基电解质可以提升mxene基器件的能量密度和功率密度，但本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种柔性全二维固态微型超级电容器，其特征在于，分别以二维固态酸纳米片薄膜和过渡金属碳或/和氮化合物(MXene)作为该电容器的电解质和电极材料，同时以柔性高分子材料作为基底；全二维固态微型超级电容器的电极厚度为200μm以下。

2.按照权利要求1所述的柔性全二维固态微型超级电容器，其特征在于，固态酸化学式为HnZnY2O3n+5，其中：Z包括但不限于锑、铌或钽元素，Y包括但不限于磷或砷元素，n为1或3；MXene的化学式为Mn+1XnTx，其中：M为早期过渡金属元素，包括但不限于钛、钒、铪、锆、铌、钽或钼元素，X为碳或/和氮元素，T为羟基、氧基或氟基官能团，n为1、2或3...

【技术特征摘要】

1.一种柔性全二维固态微型超级电容器，其特征在于，分别以二维固态酸纳米片薄膜和过渡金属碳或/和氮化合物(mxene)作为该电容器的电解质和电极材料，同时以柔性高分子材料作为基底；全二维固态微型超级电容器的电极厚度为200μm以下。

2.按照权利要求1所述的柔性全二维固态微型超级电容器，其特征在于，固态酸化学式为hnzny2o3n+5，其中：z包括但不限于锑、铌或钽元素，y包括但不限于磷或砷元素，n为1或3；mxene的化学式为mn+1xntx，其中：m为早期过渡金属元素，包括但不限于钛、钒、铪、锆、铌、钽或钼元素，x为碳或/和氮元素，t为羟基、氧基或氟基官能团，n为1、2或3；柔性高分子材料基底包括但不限于聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，pet)、聚酰亚胺(polyimide，pi)或聚氨酯(polyurethane，pu)。

3.一种权利要求1至2之一所述的柔性全二维固态微型超级电容器的制备方法，其特征在于，二维固态酸纳米片电解质以层状hnanz2o3n+5为原料，通过液相剥离和离心过程制备获得；mxene电极材料以max相为原料，通过化学刻蚀和超声...

【专利技术属性】
技术研发人员：任文才，张长财，冯建泽，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：