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2022-05-12 15:28:48
2023-02-22
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由于分层三维（3-D）纳米片独特的几何特征和电子结构，它们显示出优异的电子迁移率、超高比表面积和可靠的结构稳定性。因此，三维纳米片在电化学储能领域具有广阔的应用前景。超级电容器具有充放电速度快、循环寿命长、安全稳定等优点，近年来受到广泛关注。柔性化、小型化、智能化是超级电容储能装置的发展方向。新兴的三维打印技术，尤其是墨水直接写入（IDW）模式，极大地提高了器件微结构的设计能力和控制精度。基于我们或其他团队早期对三维石墨烯纳米片和三维MXene纳米片的研究进展，本综述论文提出利用先进的三维打印技术，利用具有高比电容的三维纳米片活性材料，实现柔性全固态超级电容器的设计。系统分析了用三维打印技术设计叉指电极、多层骨架电极和纤维电极的方法，以及柔性超级电容器的性能评价。本综述旨在为未来柔性全固态超级电容器的实际应用提供新的概念和理论指导，为三维打印构建材料的设计、制备和性能优化提供新的思路和理论指导。
目前，人们对三维纳米片电极材料的设计和超级电容器的应用进行了无休止的评论。最近，还发表了几篇关于3-D打印技术在柔性超级电容器中应用的综述性著作。这些综述分别对三维电极和柔性器件的设计具有积极的指导意义。然而，关于柔性全固态超级电容器中的三维纳米片材料和三维打印技术的联合总结和展望尚不多见。在这篇综述文章中，我们讨论了通过三维打印技术（或一些非打印技术）从三维纳米片（用作微电极的活性砖）构建柔性全固态超级电容器的方法（本综述的概要见图1）。本文的主要内容包括：（1）介绍了三维纳米片材料的基本分类和制备方法，总结了高性能电极材料的一般设计原则；（2） 基于有针对性的设计案例，总结了三维石墨烯、三维MXene等三维纳米片的最新制备和应用进展；（3） 系统总结了基于三维打印技术（或其他技术）的三维纳米片的各种电极（微交叉电极、多层骨架电极、纤维状电极）的设计策略和全固态超级电容器的应用；（4） 最后，我们还讨论了基于三维纳米片的柔性全固态超级电容器的挑战和机遇，为三维纳米片电极材料和高电容柔性超级电容器的未来探索提供了一些启示。
Fig. 1 本综述的概要说明（插图经参考文献许可复制）
论文信息：Constructing Flexible All-Solid-State Supercapacitors from 3D Nanosheets Active Bricks via 3D Manufacturing Technology: A Perspective Review, Adv. Funct. Mater. 2022, 2201166.
论文网址：DOI: 10.1002/adfm.202201166
