De ontwikkeling van flexibele, draagbare en implanteerbare micro-elektronica heeft de behoefte aan geminiaturiseerde en geïntegreerde energieopslagapparaten met mechanisch robuuste eigenschappen versneld, hoog voltage, en zeer compatibele integratie.

Micro-supercondensatoren (MSC's) hebben een ultrahoge vermogensdichtheid, snel opladen en ontladen, en een lange levensduur, die een groot potentieel hebben voor micro-elektronica. Echter, ze lijden aan een relatief lage energiedichtheid en een smal potentiaalvenster.

Onlangs, een onderzoeksteam onder leiding van prof. Wu Zhongshuai van het Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) van de Chinese Academie van Wetenschappen ontwikkelde een nieuw prototype van krachtige kalium-ion-micro-supercapacitors (KIMSC's) om het gevoelig geïntegreerde druksensorsysteem van stroom te voorzien.

Dit werk is gepubliceerd in Geavanceerde energiematerialen op 18 maart.

De KIMSC's nemen van MXene afgeleide kaliumtitanaat (KTO) nanostaafjes als negatieve elektrode en poreus geactiveerd grafeen (AG) als positieve elektrode in een niet-ontvlambare hoogspanningsionogelelektrolyt, die dient als een voldoende microschaal stroombron voor de constructie van een geïntegreerd sensorsysteem.

De onderzoekers maakten de KTO-nanostaafjes van de gelijktijdige alkalisatie en oxidatie van Ti3C2 MXene via hydrothermische methode. De KTO leverde een aanzienlijke diffusiecoëfficiënt van 1,6 × 10 ^-12 cm ² s ^-1 en hoge capaciteit van 145 mAh g ^-1 als anodematerialen voor K-ionenopslag.

De as-fabricated KIMSC's zouden een grote bedrijfsspanning van 3,8 V kunnen bieden, buitengewone volumetrische energiedichtheid van 34,1 mWh cm ^-3 , en mechanische robuustheid.

Bovendien, ze ontwierpen een sterk geïntegreerd systeem op basis van KIMSC en een druksensor voor het efficiënt monitoren van de lichaamsbeweging van elleboog en vinger.