Lo sviluppo di flessibilità, la microelettronica indossabile e impiantabile ha accelerato la necessità di dispositivi di accumulo di energia miniaturizzati e integrati con proprietà meccanicamente robuste, alta tensione, e integrazione altamente compatibile.

I micro-supercondensatori (MSC) hanno densità di potenza ultraelevata, velocità di carica e scarica rapida, e stabilità a lungo termine, che detengono un grande potenziale per la microelettronica. Però, soffrono di una densità di energia relativamente bassa e di una finestra potenziale ristretta.

Recentemente, un team di ricerca guidato dal prof. Wu Zhongshuai del Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) dell'Accademia cinese delle scienze ha sviluppato un nuovo prototipo di micro-supercondensatori di ioni potassio (KIMSC) ad alte prestazioni per alimentare il sistema di rilevamento della pressione sensibilmente integrato.

Questo lavoro è stato pubblicato in Materiali energetici avanzati il 18 marzo.

I KIMSC prendono nanobarre di titanato di potassio derivato da MXene (KTO) come elettrodo negativo e grafene attivato poroso (AG) come elettrodo positivo in un elettrolita ionogel ad alta tensione non infiammabile, che funge da fonte di alimentazione su microscala sufficiente per la costruzione di un sistema di sensori integrato.

I ricercatori hanno preparato i nanotubi KTO dalla simultanea alcalinizzazione e ossidazione di Ti3C2 MXene tramite metodo idrotermale. Il KTO ha fornito un considerevole coefficiente di diffusione di 1,6 × 10 ^-12 cm ² S ^-1 e alta capacità di 145 mAh g ^-1 come materiali anodici per lo stoccaggio di ioni K.

I KIMSC così come fabbricati potrebbero offrire una grande tensione operativa di 3,8 V, densità di energia volumetrica straordinaria di 34,1 mWh cm ^-3 , e robustezza meccanica.

Inoltre, hanno progettato un sistema altamente integrato basato su KIMSC e un sensore di pressione per monitorare in modo efficiente il movimento del corpo del gomito e del dito.