清華電化學電容新突破，比容量高出電解電容兩個數量級

濾波電容是電路中不可或缺的重要器件，可以起到濾波、穩壓、紋波濾除的作用，從而保證了中央處理器、記憶存儲器等精密電子器件的平穩運行，決定了先進電子器件/設備性能。目前的商用濾波電容器以電解電容器為主，但是其體積龐大，會極大的占據電路板中的空間，不利于電路和設備的小型化。

相對來說，電化學電容器的比容量要比電解電容器高三個數量級，是微型化、集成化濾波電容的良好選擇，但受限于緩慢的離子遷移動力學，電化學電容器無法做到濾波需求的高頻率響應能力，因此電化學電容器往往需要以犧牲比容量的方式，來平衡高頻率的需求，到目前為止還難以實現實際應用。

而在近日，清華大學的研究團隊提出了一種電場增強離子遷移的新策略，通過提升局部電場強度促進內部離子遷移速率以降低串聯內阻，來彌補電化學電容器高頻特性的不足。相關研究成果以“用于可集成線濾波的超低阻電化學電容器”（Ultralow-resistance electrochemical capacitor for integrable line filtering）為題發表在《自然》雜志上。

據了解，該團隊基于垂直取向石墨烯與PEDOT：PSS衍生的復合活性電極，以及5微米的窄溝道結構，將面積比電容較之前的成果提升了一倍，達到5.2 mF cm-2。在與商用電解質電容器頻率性能相當的同時，比容量較之提升兩個數量級，并且通過飛秒激光的加工方法，實現了高密度、高一致性的集成，解決了電容器額定電壓/電容的定制化問題。在實場驗證中，該電容器表現出優異的濾波性能和電路兼容性，甚至針對于柔性電子電路也表現出優異的穩定濾波能力。

據悉，該項研究為發展高性能電化學濾波電容提供了新的認識和設計思路，也代表著電化學濾波電容向實際應用邁出了重要的第一步。