哈工大机电学院杨立军教授团队基于超快激光技术精确调控平面非对称电极性能 为高性能微储能器件的制备提供新思路

哈工大全媒体（梁英爽 王联甫 文/图）近日，哈工大机电学院杨立军教授团队基于超快激光技术精确调控平面非对称电极性能，研究成果以《高精度容量匹配的皮秒紫外激光图案化面内非对称微型超级电容器》（Picosecond UltravioletLaser Patterned In-Plane Asymmetric Micro-Supercapacitors with High-PrecisionCapacity Matching）为题发表在《储能材料》（Energy Storage Materials）上，为高性能微储能器件的制备提供新思路。

便携式可穿戴微电子器件的快速发展对柔性电化学微储能器件性能提出更高要求，组装非对称超级电容器是提高其能量密度的合理策略。然而，在制备平面非对称电极过程中，传统的3D打印、光刻、掩膜板辅助、手工组装等方法通常存在电极叉指分辨率低、步骤复杂、成本高等缺点。此外，非对称电极的高精度容量匹配是最大化其工作电压窗口、进一步提升超级电容器能量密度的关键。

针对上述问题，团队基于激光技术的灵活性，通过皮秒紫外激光精细刻蚀和激光直写技术，在聚酰亚胺薄膜基底上制备了非对称微型超级电容器，提出用变指宽策略对正负极电容进行调控，通过循环伏安原位探测和电化学性能对比确定最佳叉指线宽比，实现了正负极电容的高精度匹配。通过该方法制备的非对称超级电容器获得了1.2伏的工作电压窗口，高精度匹配后的能量密度提升到匹配前的1.9倍。该研究中非对称电极制备和容量匹配策略为平面非对称超级电容器的研究提供了新视角。

哈工大为第一通讯单位。机电学院杨立军教授、丁烨副教授和材料学院方海涛教授为论文共同通讯作者。机电学院博士研究生王联甫、丁烨副教授为论文共同第一作者。材料学院博士研究生徐梓钦，机电学院博士研究生李靖怡、管延超，上海空间电源研究所顾海涛研究员参与相关研究工作。

该研究获广东省重点领域研发计划、国家自然科学基金、上海航天科技创新基金、黑龙江省头雁团队原创探索基金等项目支持。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.ensm.2023.10313

非对称平面超级电容器制备过程示意图

非对称超级电容器正负极的原位CV探测

根据超级电容器性能选择最佳叉指宽度比