Nested Monolithic Supercapacitor Patch Simultaneously Achieving High Stretchability, Stability, and Facile Integration for Flexible Electronics

Pengyuan Ye

doi:10.1002/adfm.76318

2026-06-04

PRE

DOI：10.1002/adfm.76318

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摘要

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可拉伸超级电容器（SSCs）是新兴柔性及可穿戴电子器件的关键储能组件。然而，同时实现高能量密度、优异的拉伸性、集成兼容性和易获取性仍具挑战。本研究报道了一种通过嵌套结构设计制备的自粘附超级SSC，其中两个波浪状水凝胶电极被打印到粘性水凝胶电解质基质中。水凝胶电解质优异的质子导电性和水凝胶电极的赝电容特性赋予该SSC 4122.0 mF cm−2的卓越比电容和366.4 µWh cm−2的能量密度。实验表征和有限元模拟阐明了支撑嵌套SSC超拉伸性的三重能量耗散机制。首先，低模量块状电解质基质优先耗散全局应力，减少高模量电极的断裂。其次，电解质基质的本征粘附性显著增强了电极界面的韧性（270.26 J m−2），实现了界面能量耗散。第三，波浪状电极结构有助于几何能量耗散。这些协同机制使该SSC在420%应变下仍能保持92%的电容。关键在于，嵌套平台有利于实现高电压输出的单片集成，而自粘附特性则允许其紧密贴合变形基板，为柔性电子器件供电。

Keyword:

adhesive hydrogel

energy dissipation

energy storage device

nested architecture

stretchable supercapacito

期刊

Advanced Functional Materials

IF:

论文数:

3.5W

被引数:

32.1W

机构

Jilin University

学者数:

8.7W

论文数: 5.6W

被引数: 8.9K

引用论文

Flexible Fiber-Shaped Supercapacitors: Structures, Materials, Fabrication Methods, and Applications 柔性纤维状超级电容器：结构、材料、制备方法和应用

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2025-04-13

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Ding Liu; Yuchang Xue; Xiao Yang; Yanan Shen; Pengyu Zhang; Hui Zheng; Chunyang Wang; Haisheng Chen; Xinghua Zheng; Ting Zhang; Ding Liu; Yuchang Xue; Xiao Yang; Yanan Shen; Pengyu Zhang; Hui Zheng; Chunyang Wang; Haisheng Chen; Xinghua Zheng; Ting Zhang

Cellulose nanofibril enhanced ionic conductive hydrogels with high stretchability, high toughness and self-adhesive ability for flexible strain sensors 纤维素纳米原纤增强的高拉伸性、高韧性且具有自粘性的离子导电水凝胶，用于柔性应变传感器

INTERNATIONAL JOURNAL OF BIOLOGICAL MACROMOLECULES

IF8.5

2025-03-01

PREAI

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Tough bonding of hydrogels to diverse non-porous surfaces 水凝胶与各种无孔表面的坚韧结合

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IF38.5

2015-11-09

945

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