Wearable, Recoverable, and Implantable Energy Storage Devices With Heterostructure Porous COF‐5/Ti 3 C 2 T x Cathode for High‐performance Aqueous Zn‐ion Hybrid Capacitor

材料科学 阴极 异质结 水溶液 储能 离子 多孔性 可穿戴计算机 可穿戴技术 光电子学 化学工程 复合材料 电气工程 嵌入式系统 有机化学 计算机科学 功率(物理) 工程类 物理 化学 量子力学
作者
Panpan Xie,Yu Zhang,Zengming Man,Jianhua Zhou,Yongzhe Zhang,Wangyang Lü,Heng Dong,Guan Wu
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:35 (19) 被引量:13
标识
DOI:10.1002/adfm.202421517
摘要

Abstract With the continuous advancement of the internet of things and information technology, implantable bioelectronics have attracted considerable attention for effective health monitoring and improvement of vital signs. Nevertheless, conventional power sources are typically plagued by short lifetimes, inflexible packaging modalities, and toxic corrosion risks that damage soft tissues. In this study, a biocompatible quasi‐solid‐state aqueous Zn‐ion hybrid capacitor (AZIHCs) is developed with high energy density and durability. The heterostructured porous COF‐5/Ti 3 C 2 T x cathode exhibited enhanced interface charge transfer and accelerated Zn 2+ migration kinetics, delivering an outstanding areal capacitance of 952 mF cm −2 and a high areal energy density of 160 mWh cm −2 . Furthermore, the AZIHCs demonstrated a high reversible capacity of 524 mF cm⁻ 2 , and the completely damaged device can still power the electronics after being reconnected using the superior silk nanofiber‐containing zwitterionic hydrogel electrolyte. These implanted AZIHCs, with good biocompatibility, showed substantial deformation stability of 80.2% after 2000 cycles when firmly adhered to the tissues, illustrating an impressively stable performance in the tissue fluid or wetted tissue surface and an efficient power supply. This study provides a novel approach to high‐performance energy storage devices for multifunctional wearable applications and organism patches for in vivo detection.
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