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Inkjet-printed transparent micro-supercapacitors with morphology tailored co-continuous mesoporous Mn3O4
Journal of Materials Chemistry A ( IF 10.7 ) Pub Date : 2022-09-13 , DOI: 10.1039/d2ta04901e Sushree Sangita Priyadarsini 1 , Suryansh Saxena 1 , Jyoti Ranjan Pradhan 1 , Subho Dasgupta 1
Journal of Materials Chemistry A ( IF 10.7 ) Pub Date : 2022-09-13 , DOI: 10.1039/d2ta04901e Sushree Sangita Priyadarsini 1 , Suryansh Saxena 1 , Jyoti Ranjan Pradhan 1 , Subho Dasgupta 1
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High energy density, flexible supercapacitors typically use various carbon allotropes and 2-dimensional metals as the electrode material. As an alternative, here we report, fully printed, bendable and high-capacity micro-supercapacitors (MSCs) from large surface-to-volume ratio co-continuous mesoporous manganese oxide (Mn3O4). The printed 3-electrode supercapacitors have shown gravimetric capacitance as high as 1201 F g−1, whereas the printed and highly transparent micro-supercapacitors demonstrate a large potential window up to 2.6 V, and gravimetric and volumetric capacitances of 396 F g−1 and 1406 F cm−3 with printed aqueous solid polymer electrolytes and 679 F g−1 and 2411 F cm−3 with non-aqueous solid polymer electrolytes, respectively. The cyclic stability of these printed MSCs has been demonstrated up to 10 000 cycles with <2% reduction in initial capacitance. Flexible MSCs realized onto polyimide substrates also exhibit excellent gravimetric (653 F g−1) and volumetric (2317 F cm−3) capacitance, and no measurable performance degradation with bending fatigue tests performed down to the bending radius of 2.5 mm. In addition, the printed MSCs are found to be highly transparent with >90% transparency at 550 nm. The observed high energy density (353 W h kg−1), coupled with high transparency and adequate flexibility can make them ideally suitable for application in smart glasses and invisible electronics.
中文翻译：
具有形态定制的共连续介孔Mn3O4的喷墨打印透明微型超级电容器
高能量密度、柔性超级电容器通常使用各种碳同素异形体和二维金属作为电极材料。作为替代方案，我们在这里报告了完全印刷的、可弯曲的和高容量的微型超级电容器 (MSCs)，它们来自大表面体积比的共连续介孔氧化锰 (Mn 3 O 4 )。印刷的 3 电极超级电容器显示出高达 1201 F g -1的重量电容，而印刷和高度透明的微型超级电容器显示出高达 2.6 V 的大电位窗口，以及 396 F g -1的重量和体积电容和1406 F cm -3与印刷的水性固体聚合物电解质和 679 F g -1和 2411 F cm-3分别与非水固体聚合物电解质。这些印刷的 MSC 的循环稳定性已被证明高达 10 000 次循环，初始电容降低 <2%。在聚酰亚胺基板上实现的柔性 MSC 还表现出优异的重量 (653 F g -1 ) 和体积 (2317 F cm -3 ) 电容，并且在弯曲疲劳试验中进行低至 2.5 mm 的弯曲半径时没有可测量的性能下降。此外，发现打印的 MSC 具有高度透明性，在 550 nm 处透明度 > 90%。观察到的高能量密度（353 W h kg -1），加上高透明度和足够的柔韧性可以使它们非常适合应用于智能眼镜和隐形电子产品。
更新日期：2022-09-13
中文翻译：
具有形态定制的共连续介孔Mn3O4的喷墨打印透明微型超级电容器
高能量密度、柔性超级电容器通常使用各种碳同素异形体和二维金属作为电极材料。作为替代方案，我们在这里报告了完全印刷的、可弯曲的和高容量的微型超级电容器 (MSCs)，它们来自大表面体积比的共连续介孔氧化锰 (Mn 3 O 4 )。印刷的 3 电极超级电容器显示出高达 1201 F g -1的重量电容，而印刷和高度透明的微型超级电容器显示出高达 2.6 V 的大电位窗口，以及 396 F g -1的重量和体积电容和1406 F cm -3与印刷的水性固体聚合物电解质和 679 F g -1和 2411 F cm-3分别与非水固体聚合物电解质。这些印刷的 MSC 的循环稳定性已被证明高达 10 000 次循环，初始电容降低 <2%。在聚酰亚胺基板上实现的柔性 MSC 还表现出优异的重量 (653 F g -1 ) 和体积 (2317 F cm -3 ) 电容，并且在弯曲疲劳试验中进行低至 2.5 mm 的弯曲半径时没有可测量的性能下降。此外，发现打印的 MSC 具有高度透明性，在 550 nm 处透明度 > 90%。观察到的高能量密度（353 W h kg -1），加上高透明度和足够的柔韧性可以使它们非常适合应用于智能眼镜和隐形电子产品。
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