单片集成微型超级电容器：新加工策略，实现高系统性能、高集成度 | NSR

猜猜这是在制备什么？是“单片集成微型超级电容器”——它可以用作微电子设备的储能模块，为各种小型化、可穿戴、可植入的新型设备提供电能。

但一直以来，集成化微型储能器件的制备面临诸多挑战，难以规模化、稳定性地制备出高度集成、高性能、可定制的单片集成微型超级电容器储能模块。

近日，中科院大连化学物理研究所吴忠帅研究员团队与陆瑶研究员团队，以及中国科学院深圳理工大学（筹）、中国科学院金属研究所成会明院士等合作，发展了一种结合高精度光刻、自动喷涂和3D打印技术的通用可靠策略，实现了高精度微电极阵列的大规模制备和凝胶电解质的精确快速添加，研制出具有高面积数密度、高输出电压、性能稳定的小型单片集成微型超级电容器模块（M-MIMSCs）。该成果发表于《国家科学评论》（National Science Review, NSR），大连化物所博士后王森、李林梅为共同第一作者。

单片集成微型超级电容器的制备及表征

该策略首先采用高精度光刻微加工技术和高稳定性自动喷涂技术，制备出超小型集成化微型超级电容器电极阵列，其中单个器件的面积仅为1.8 mm²，器件间距为600 μm，面积器件数密度达到每平方厘米28个，即3.5×4.1 cm²区域内包含400个器件。

随后，团队设计利用新开发的具有优异流变特性的凝胶电解质墨水，采用精确可控的3D打印技术，实现了极小区域内电解质的精确均匀添加（也就是开头视频中的场景），使相邻单元微器件之间形成良好的电化学隔离。

由上述方法获得的单片集成微型超级电容器可以稳定输出200 V的高电压，单位面积工作电压达75.6 V cm^-2，是目前已有报到工作的最高值。此外，该微型超级电容器模块在162 V的极端工作电压下循环4000次后，仍然保持92%的初始容量。

国际知名微型能源专家、美国德雷塞尔大学Yury Gogotsi教授发表了对该工作的亮点点评，认为“这种创新的微加工策略标志着单片集成微型超级电容器作为一种新的单片微功率源取得了一个巨大的进步，有望用于驱动对储能模块的集成度和性能有特殊需求的未来电子器件。”（https://doi.org/10.1093/nsr/nwad020）

本工作还得到了Electronics Weely、EurekAlert!等多家媒体的报道。