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清华电化学电容新突破,比容量高出电解电容两个数量级

2023-12-05 17:35:17 综合报道 阅读:
电化学电容器的比容量要比电解电容器高三个数量级,是微型化、集成化滤波电容的良好选择,但受限于缓慢的离子迁移动力学,电化学电容器无法做到滤波需求的高频率响应能力,因此电化学电容器往往需要以牺牲比容量的方式,来平衡高频率的需求,到目前为止还难以实现实际应用···

滤波电容是电路中不可或缺的重要器件,可以起到滤波、稳压、纹波滤除的作用,从而保证了中央处理器、记忆存储器等精密电子器件的平稳运行,决定了先进电子器件/设备性能。目前的商用滤波电容器以电解电容器为主,但是其体积庞大,会极大的占据电路板中的空间,不利于电路和设备的小型化。337ednc

相对来说,电化学电容器的比容量要比电解电容器高三个数量级,是微型化、集成化滤波电容的良好选择,但受限于缓慢的离子迁移动力学,电化学电容器无法做到滤波需求的高频率响应能力,因此电化学电容器往往需要以牺牲比容量的方式,来平衡高频率的需求,到目前为止还难以实现实际应用。337ednc

而在近日,清华大学的研究团队提出了一种电场增强离子迁移的新策略,通过提升局部电场强度促进内部离子迁移速率以降低串联内阻,来弥补电化学电容器高频特性的不足。相关研究成果以“用于可集成线滤波的超低阻电化学电容器”(Ultralow-resistance electrochemical capacitor for integrable line filtering)为题发表在《自然》杂志上。337ednc

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该电化学滤波电容器的设计与制造337ednc

据了解,该团队基于垂直取向石墨烯与PEDOT:PSS衍生的复合活性电极,以及5微米的窄沟道结构,将面积比电容较之前的成果提升了一倍,达到5.2 mF cm-2。在与商用电解质电容器频率性能相当的同时,比容量较之提升两个数量级,并且通过飞秒激光的加工方法,实现了高密度、高一致性的集成,解决了电容器额定电压/电容的定制化问题。在实场验证中,该电容器表现出优异的滤波性能和电路兼容性,甚至针对于柔性电子电路也表现出优异的稳定滤波能力。337ednc

据悉,该项研究为发展高性能电化学滤波电容提供了新的认识和设计思路,也代表着电化学滤波电容向实际应用迈出了重要的第一步。337ednc

责编:Ricardo
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