单片集成微型超级电容器（MIMSC）具有高的系统性能和单元数密度，对于支持物联网的小型化电子产品具有重要意义。然而，考虑到材料选择、电解液限制、微制造和器件性能一致性等关键因素，在极小的空间内制造可定制的MIMSC仍然是一个巨大的挑战。

近日，中科院大连化物所吴忠帅研究员，Yao Lu，中国科学院深圳先进技术研究成会明院士开发了一种通用的大产量微制造策略，通过结合多步骤光刻图案化、MXene微电极喷印和凝胶电解质的可控三维(3D)打印来解决所有这些问题。

文章要点

1）研究人员通过利用用于微电极沉积的高分辨率微图案化技术和用于精确电解液沉积的3D打印技术，实现了近距离电化学隔离的微型超级电容器的单片集成。

2）值得注意的是，所获得的MIMSC显示出28 cells cm^-2的高面数密度(3.5×3.5 cm2上有340个单元)，创纪录的75.6 V cm^-2的面输出电压，可接受的系统体积能量密度为9.8 MWh cm^-3，在162 V的极高输出电压下，4000次循环后保持了92%的空前高的电容保持率。

这项工作为为未来微电子提供动力的单片集成和微型储能组件铺平了道路。

参考文献

Sen Wang, et al, Monolithic integrated micro-supercapacitors with ultrahigh systemic volumetric performance and areal output voltage, NSR, 2022

DOI: 10.1093/nsr/nwac271/6847747

https://academic.oup.com/nsr/advancearticle/doi/10.1093/nsr/nwac271/6847747