Micro-supercapacitores baseados em grafeno com altas densidades de potência e energia

Micro-supercapacitores são fontes de microenergia importantes em chip para dispositivos eletrônicos miniaturizados. Embora o desempenho dos micro-supercapacitores tenha avançado significativamente com a fabricação de materiais nanostruturados, o desenvolvimento de tecnologias de fabricação de filmes finos e arquiteturas de dispositivos, suas densidades de potência ou energia ainda estão longe das dos capacitores eletrolíticos ou das baterias de lítio em filme fino. Aqui demonstramos micro-supercapacitores interdigital em plano baseados em grafeno em substratos arbitrários. Os micro-supercapacitores resultantes oferecem uma capacitância de área de 80,7 μF cm⁻² e uma capacitância de pilha de 17,9 F cm⁻³. Além disso, eles mostram uma densidade de potência de 495 W cm⁻³, superior à dos capacitores eletrolíticos, e uma densidade de energia de 2,5 mWh cm⁻³, que é comparável às baterias de lítio em filme fino, associada a uma estabilidade de ciclo superior. Esses microdispositivos permitem operações em taxas ultra-altas de até 1.000 V s⁻¹, três ordens de magnitude superiores às dos supercapacitores convencionais. Micro-supercapacitores com geometria em plano têm grande potencial para inúmeras aplicações eletrônicas miniaturizadas ou flexíveis.