高效、微型化柔性可穿戴能量存储设备的研发是当前研究的重点，其中微型超级电容器（MSCs）正成为前沿创新技术。基于石墨烯的MSCs因其高比表面积、导电性、机械强度和稳定性而展现出巨大潜力，但仍面临质量负载低、电解液泄漏及比表面积容量有限等挑战。本文，台湾国立中央大学Ching Yuan Su在《Journal of Power Sources》期刊发表名为“Wearable all-solid-state microsupercapacitors with high areal capacitance using graphene composite fiber electrodes”的论文，研究提出了一种基于全固态、柔性纤维的MSCs（F-MSCs），采用电化学剥离石墨烯（ECG）电极，通过控制电泳沉积（EPD）技术在碳纤维上制备。
这些F-MSCs实现了179.9 mF cm−2的高面积电容，并在180°至0°的弯曲测试中保持超过99%的容量保持率。其展现出优异的循环稳定性，在15,000次循环后仍保持95%的电容值，这归因于高效的离子传输、低电荷转移电阻及机械柔韧性。该F-MSCs的能量密度达63.96 μWh cm−2，功率密度为0.18 mW cm−2，展现出卓越性能。在弯曲状态（θ = 90°）下，该设备经过2000次循环后仍保持91.3%的电容，凸显其柔韧性和可靠性。自放电行为和电荷存储机制也进行了分析。这些F-MSCs可无缝集成到纺织品和其他基底中，为高能量、高功率、柔性MSCs提供了一种成本效益高的解决方案，推动了可穿戴技术的发展。
本研究提出了一种简单且成本效益高的EPD方法，用于制备柔性全固态纤维基MSC设备。研究系统性地考察了EPD电压、沉积时间、电解液浓度及不同电解液等参数，以优化器件的能量存储性能。通过优化，MSCs展现出卓越的电荷存储能力，实现面积电容高达179.9 mF cm−2，能量密度达63.96 μWh cm−2。此外，这些设备展现出优异的机械柔韧性，即使在弯曲角度低至0°时仍能保持超过91%的电容，且在恢复至180°时电容可恢复至>99%。此外，设备还具有出色的循环寿命，经过15,000次循环后仍能保持超过95%的电容。通过采用平面堆叠技术，多个微型超级电容器可高效集成于串联和并联配置中，为输出电压、电流和电容提供更灵活的选择。MSCs的自放电行为在12,000秒内得到评估，结果表明离子扩散是主要机制。此外，该器件在弯曲条件下展现出卓越的电容保持能力，经过2000次弯曲循环后仅损失约8.7%的电容。尽管本研究以碳纤维布为基底材料，但EPD技术可适配多种纤维材料，为石墨烯纤维MSCs的开发提供可能。这种适应性凸显了该类器件在便携式微型储能解决方案中的灵活性与可靠性。
文献:https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2025.237590
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