據麥姆斯咨詢報道，近日，中科院大連化學物理研究所研究員吳忠帥團隊開發出一種基于MXene衍生鈦酸鉀負極材料的高電壓鉀離子微型超級電容器，并構建出微型超級電容器—壓力傳感器的集成微系統。相關研究成果發表于《先進能源材料》。

柔性鉀離子微型超級電容器與壓力傳感器集成

由于超高的功率密度、快速的充放電速率和長壽命，微型超級電容器在柔性、可穿戴、可植入微電子領域有著巨大潛力，然而其仍存在能量密度較低和電位窗口較窄等問題。在眾多金屬離子中，鉀離子資源豐富、還原電位低，且在非水電解質中具有較弱的溶劑化效應和較小的斯托克斯半徑，這有助于提高鉀離子轉移數和離子導電性。但是，鉀離子微型超級電容器的關鍵材料與器件合理設計仍然存在挑戰。

研究中，團隊發展了同時氧化和堿化MXene的策略，制備出新型鈦酸鉀納米棒材料。該材料具有較大的長徑比和離子擴散系數以及較高的儲鉀比容量。而后，研究人員以鈦酸鉀為負極，活化石墨烯為正極，結合高電壓的離子液體凝膠電解液，構建出新型鉀離子微型超級電容器。該電容器具有3.8V的高電壓窗口，優于此前報道的微型超級電容器，體積能量密度達到34.1mWh/cm3，具有優異的倍率性能和循環性能。此外，該電容器在同一柔性基底上與壓力傳感器兼容集成可以靈敏地監測身體運動。

團隊介紹，該研究不僅為高性能微型超級電容器的設計提供了新思路，還為微型超級電容器供電柔性電子器件提供了范例。

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