北理工团队研发超高性能平面微型超级电容器

在柔性电子、可穿戴设备飞速普及的今天，一款小巧、高效、耐用的微型电源，早已成为制约这类产品升级的关键。近日，北京理工大学联合清华大学的科研团队传来好消息——他们成功攻克了平面微型超级电容器的核心技术难题，相关研究成果正式发表在国际顶级化学期刊《ACS Nano》上，这一突破或将为下一代智能微型设备的供电方案带来革命性变化。

据悉，这项研究由北京理工大学化学与化工学院赵扬教授牵头，联合清华大学曲良体教授、王赢博士团队共同完成。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、京津冀基础研究合作专项等多个项目的大力支持，为科研工作的顺利推进提供了坚实保障。

它凭借与微电子器件兼容性好、无需隔膜、离子扩散路径短等独特优势，一直被视为柔性电子、可穿戴设备及集成微系统的理想配套电源。但长期以来，受限于器件尺寸和平面构型，这类电容器的能量密度始终达不到实际应用的需求，如何在有限空间内，同时优化电子与离子的传输和存储，成为行业内多年来难以突破的瓶颈。

面对这一行业痛点，该科研团队另辟蹊径，提出了一种全新的级联空间限域策略，成功构建出具有三维互锁结构的平面微型超级电容器。简单来说，他们通过在石墨箔集流体上激光刻蚀出金字塔形微阵列，利用毛细力将电极浆料和电解液精准限域在微沟槽内，不仅形成了致密的导电网络，还建立起稳固的离子-电子相互作用界面，大幅提升了离子的可及性和动力学性能。

这一策略的效果十分显著。以锌//活性炭体系的平面微型超级电容器为例，该方法将活性材料的利用率提升了两倍以上，最终实现了117.5 mWh cm⁻³的优异能量密度和2382.0 mW cm⁻³的功率密度，在同类产品中处于国际领先水平。更值得一提的是，这种级联空间限域策略并非局限于单一体系，在多种平面微型超级电容器体系中都展现出了可靠的普适性，为后续规模化应用奠定了基础。

从实际应用价值来看，这项研究的突破意义重大。团队制备的集成器件，在为小型电子设备和柔性显示器供电时，展现出了明显的优势，能够很好地满足这类设备对微型电源的高性能需求，为未来高度集成、可穿戴的电子设备，提供了一套理想的供电解决方案。

该研究从结构设计和界面调控的源头实现了创新，既保证了器件的高性能，又兼顾了工艺的可行性，标志着我国在微型化平面储能器件领域已经达到国际前沿水平。相信在不久的将来，这项技术将逐步落地，推动智能穿戴、物联网终端等相关产业的快速升级。