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Facile and Scalable Preparation of Ruthenium Oxide‐Based Flexible Micro‐Supercapacitors

Authors :
Yohann Thimont
Sébastien Pinaud
Kevin Brousse
Marc Respaud
Bruno Chaudret
Claudie Josse
Son C. Nguyen
Patrice Simon
Raghda Makarem
Pierre-Louis Taberna
Pier-Francesco Fazzini
Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)
Réseau sur le stockage électrochimique de l'énergie (RS2E)
Université de Picardie Jules Verne (UPJV)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Aix Marseille Université (AMU)-Université de Pau et des Pays de l'Adour (UPPA)-Université de Nantes (UN)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Collège de France (CdF (institution))-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )
Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)
Laboratoire de physique et chimie des nano-objets (LPCNO)
Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC)
Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599)
Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)
Atelier Interuniversitaire de Micro-Nano Electronique (AIME)
Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS)
Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées
Aix-Marseille Université - AMU (FRANCE)
Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS (FRANCE)
Collège de France (FRANCE)
Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - ENSCP (FRANCE)
Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier - ENSCM (FRANCE)
Institut National Polytechnique de Toulouse - Toulouse INP (FRANCE)
Institut polytechnique de Grenoble (FRANCE)
Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse - INSA (FRANCE)
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale - INSERM (FRANCE)
Sorbonne Université (FRANCE)
Université Toulouse III - Paul Sabatier - UT3 (FRANCE)
Université de Nantes (FRANCE)
Université de Picardie Jules Verne (FRANCE)
Université de Haute Alsace - UHA (FRANCE)
Université de Montpellier (FRANCE)
Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université de Toulouse (UT)
Université de Nantes (UN)-Aix Marseille Université (AMU)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Collège de France (CdF (institution))-Université de Picardie Jules Verne (UPJV)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Pau et des Pays de l'Adour (UPPA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )
Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Grenoble Alpes (UGA)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Toulouse Capitole (UT Capitole)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)
Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole)
ANR-16-CE17-0005,GENMSMD,Dissection génétique de la Susceptibilité Mendélienne aux infections mycobactériennes chez l'homme(2016)
ANR-16-CE24-0012,MINOTORES,MIcro-supercoNdensateur à porOsité contrôlée pour des applicaTions à fORte densité d'énErgie sur Substrat rigide et flexible(2016)
Source :
Advanced Energy Materials, Advanced Energy Materials, Wiley-VCH Verlag, 2020, 10 (6), pp.1903136. ⟨10.1002/aenm.201903136⟩, Advanced Energy Materials, 2020, 10 (6), pp.1903136. ⟨10.1002/aenm.201903136⟩
Publication Year :
2020
Publisher :
HAL CCSD, 2020.

Abstract

International audience; Tremendous efforts have been invested in the development of the internet of things during the past 10 years. Implantable sensors still need embedded miniaturized energy harvesting devices, since commercialized thin films and microbatteries do not provide sufficient power densities and suffer from limited lifetime. Therefore, micro‐supercapacitors are good candidates to store energy and deliver power pulses while providing non‐constant voltage output with time. However, multistep expensive protocols involving mask aligners and sophisticated cleanrooms are used to prepare these devices. Here, a simple and versatile laser‐writing procedure to integrate flexible micro‐supercapacitors and microbatteries on current‐collector‐free polyimide foils is reported, starting from commercial powders. Ruthenium oxide (RuO2)‐based micro‐supercapacitors are prepared by laser irradiation of a bilayered tetrachloroauric acid (HAuCl4 · 3H2O)–cellulose acetate/RuO2 film deposited by spin‐coating, which leads to adherent Au/RuO2 electrodes with a unique pillar morphology. The as‐prepared microdevices deliver 27 mF cm−2/540 F cm−3 in 1 m H2SO4 and retain 80% of the initial capacitance after 10 000 cycles. This simple process is applied to make carbon‐based micro‐supercapacitors, as well as metal oxide based pseudocapacitors and battery electrodes, thus offering a straightforward solution to prepare low‐cost flexible microdevices at a large scale.

Details

Language :
English
ISSN :
16146832 and 16146840
Database :
OpenAIRE
Journal :
Advanced Energy Materials, Advanced Energy Materials, Wiley-VCH Verlag, 2020, 10 (6), pp.1903136. ⟨10.1002/aenm.201903136⟩, Advanced Energy Materials, 2020, 10 (6), pp.1903136. ⟨10.1002/aenm.201903136⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....b599863ac625722198af982711925e35
Full Text :
https://doi.org/10.1002/aenm.201903136⟩