Развитие носимой и портативной электроники способствует миниатюризации накопителей энергии. Микросуперконденсаторы (MSC), отличающиеся высокой скоростью зарядки и разрядки, длительным сроком службы и высокой удельной мощностью, отличаются от миниатюрных накопителей энергии, в частности, своим небольшим размером и регулируемой структурой, которые легко обрабатываются для интеграции с другими встроенными в кристалл электроника. В своем обзоре микросуперконденсаторов ученые из Пекинского технологического института систематически анализировали интеграцию MSC с другой электроникой с точки зрения структуры и функций. Они опубликовали свою работу 3 августа в журнале Energy Material Advances .

«МСК обычно представляют собой плоские структуры, и два электрода разделены в плоскости без дополнительного сепаратора. Узкий межэлектродный зазор МСК позволяет быстро перемещать ионы электролита между электродами. Благодаря короткому диффузионному расстоянию заряды легко накапливаются и высвобождается во время процедуры зарядки и разрядки, обеспечивая сверхвысокую плотность мощности MSC для электроприборов », — сказал соответствующий автор Лянти Цюй, профессор Университета Цинхуа. «Сверхвысокая плотность мощности MSC способствует большой движущей силе электроприборов, поэтому MSC демонстрирует большой потенциал в носимой микроэлектронике».

Цюй объяснил преимущества планарной функции MSC, особенно ее небольшой площади, обычно в пределах от сантиметров до микрометров, которая может быть собрана в некоторых портативных электронных устройствах , таких как интегральные схемы на микросхемах, микророботы и индикаторы положения.

«Интеграция MSC и другой электроники постепенно становится важным направлением развития MSC и составляет важную часть будущих интегральных схем», — сказал Цюй. «Интегрированное применение MSC в основном связано с соединениями и степенью соответствия между каждым электрическим компонентом , а также с пригодностью материалов и структур устройства. Эти обсуждения устройства никогда не упоминались раньше».

Сосредоточив внимание на применении многофункциональных MSC и интегральных схем MSC, Ку и его команда представили в обзоре некоторые особые свойства многофункциональных MSC. Кроме того, с точки зрения интеграции, в качестве накопителей энергии систематически обсуждаются МСК, объединяющиеся с энергопотребляющими устройствами (такими как датчики) или энергоснабжающими устройствами. Чтобы получить прочную и компактную структуру, также перечислено проектирование MSC и различной электроники в единую структуру с использованием совместимых материалов. Наконец, выдвигаются проблемы и потенциальное развитие интегрированных систем MSC.

«В обзоре мы предположили цель исследования интегрированных систем MSC. Развитие интегрированных устройств MSC от простого, грубого соединения металлическими проводами до объединения всех компонентов в одну общую подложку, а затем до органического единства в «все в одном». структура делает интегрированное устройство MSC более компактным и надежным», — сказал Цюй.

«Уровень интеграции интегрированных устройств с автономным питанием, состоящих из МСК и генераторов энергии, все еще далек от удовлетворительного. Слабая и грубая связь между энергогенерирующим оборудованием и МСК легко приводит к потреблению энергии , что приводит к низкой эффективности зарядки и недостаточному зарядному напряжению МСК, — сказал Ку.

«Хотя разработка структуры и интеграция системы MSC в определенной степени решили эту проблему, можно выбрать несколько совместимых и многофункциональных материалов. Кроме того, конструкция интегрированной структуры устройства также трудно подходит для большинства практических применений. Чтобы решить эти проблемы, многофункциональные совместимые материалы и структурный дизайн интегрированных устройств между MSC и другими электронными компонентами должны быть разработаны в будущих интегрированных устройствах MSC».