Esquema de preparação de nanobastões KTO derivados de MXene e a fabricação do sistema KIMSC-sensor integrado. Crédito:ZHENG Shuanghao
O desenvolvimento de microeletrônica vestível e implantável acelerou a necessidade de dispositivos de armazenamento de energia miniaturizados e integrados com propriedades mecanicamente robustas, alta voltagem, e integração altamente compatível.
Micro-supercapacitores (MSCs) têm densidade de potência ultra-alta, carga rápida e taxa de descarga, e estabilidade de longa vida, que possuem um grande potencial para microeletrônica. Contudo, eles sofrem de densidade de energia relativamente baixa e janela de potencial estreita.
Recentemente, uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Wu Zhongshuai do Instituto de Física Química de Dalian (DICP) da Academia Chinesa de Ciências desenvolveu um novo protótipo de micro-supercapacitores de íons de potássio (KIMSCs) de alto desempenho para alimentar o sistema de detecção de pressão integrado com sensibilidade.
Este trabalho foi publicado em Materiais de energia avançada em 18 de março.
Os KIMSCs usam nanobastões de titanato de potássio (KTO) derivados de MXene como eletrodo negativo e grafeno ativado poroso (AG) como eletrodo positivo em um eletrólito ionogel de alta voltagem não inflamável, que serve como uma fonte de energia em microescala suficiente para a construção de um sistema de sensor integrado.
Os pesquisadores prepararam os nanobastões KTO a partir da alcalinização e oxidação simultâneas do Ti3C2 MXene via método hidrotérmico. O KTO entregou um coeficiente de difusão considerável de 1,6 × 10 -12 cm 2 s -1 e alta capacidade de 145 mAh g -1 como materiais anódicos para armazenamento de íons K.
Os KIMSCs fabricados podem oferecer uma grande tensão operacional de 3,8 V, densidade de energia volumétrica extraordinária de 34,1 mWh cm -3 , e robustez mecânica.
Além disso, eles projetaram um sistema altamente integrado baseado em KIMSC e um sensor de pressão para monitorar de forma eficiente o movimento corporal do cotovelo e dedo.
