storage devices in micro sizes are receiving more and more attention. One of them, on-paper Microsupercapacitors (MSCs), has become a key energy storage device because of its good mechanical flexibility and high power density. In this project, a triphase system with electrochemically exfoliated graphene and graphene quantum dots to synergistically stabilize PEDOT:PSS in ethylene glycol/water solvent was developed for scalable and reliable inkjet printing. Without any post-treatment, the printed patterns with a large thickness (up to 9 μm, about 0.4 μm per layer) attain a sheet resistance of as low as 4 Ω2−1 and high resolution at a small drop spacing of 10 μm. Thanks to these feature, the areal capacitance of the on-paper MSCs can reach >2 mF cm−2 at a high scan rate of 1000 mV s−1. The device also exhibits excellent mechanical flexibility, long cycle life (>95% capacitance retention after 10000 cycles CV test) and long service time (retain 84% capacitance after 4 months in air without any encapsulation). Moreover, we can directly print the interconnect to connect 4 devices on paper substrate in series or in parallel and thus get rid of metal current collector. / Med den snabba utvecklingen av flexibel och bärbar elektronik får energilagringsenheter i mikrostorlek allt mer uppmärksamhet. En av dem, mikrosuperkondensatorer (MSC) på papper, har blivit en viktig energilagringsenhet på grund av sin goda mekaniska flexibilitet och höga effekttäthet. I det här projektet utvecklades ett trefasigt system med elektrokemiskt exfolierad grafen och grafenkvantprickar för att synergistiskt stabilisera PEDOT:PSS i etylenglykol/vattenlösningsmedel för skalbar och tillförlitlig bläckstråleutskrift. Utan någon efterbehandling uppnår de tryckta mönstren med stor tjocklek (upp till 9 μm, ca 0,4 μmper lager) ett arkmotstånd på så lågt som 4 Ω2−1 och hög upplösning vid ett litet droppavstånd på 10 μm. Tack vare dessa egenskaper kan den ytliga kapacitansen hos MSC på papper nå >2 mF cm−2 vid en hög skanningshastighet på 1000 mV s−1. Anordningen uppvisar också utmärkt mekanisk flexibilitet, lång livslängd (>95% kapacitansbehållning efter 10000 cykler i CV-test) och lång livslängd (behåller 84% kapacitans efter 4 månader i luft utan inkapsling). Dessutom kan vi direkt skriva ut kopplingen för att ansluta fyra enheter på papperssubstratet i serie eller parallellt och på så sätt bli av med metallströmkollektorn.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-318272 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Li, Zheng |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2022:197 |
Page generated in 0.0024 seconds