3D Printing of Supercapacitors: Progress in Materials, Architectures, and Devices
Source abstract
Abstract
Abstract Advances in flexible electronics are driving a growing demand for supercapacitors with arbitrary shapes and customized functions. Conventional fabrication methods struggle to meet these requirements, whereas 3D printing offers precise, rapid, and cost‐effective manufacturing of complex architectures with broad material compatibility. This review provides a comprehensive overview of recent progress in 3D printing for supercapacitor applications. Four prevalent techniques, including direct ink writing, fused deposition modeling, inkjet printing, and vat photopolymerization are first examined, highlighting their operating principles, processing characteristics, and suitability for energy storage devices. Next, representative device architectures, including sandwich‐type, interdigitated, and fiber‐shaped configurations are discussed. Printable electrodes, electrolytes, and integrated strategies for achieving fully printed supercapacitors are then critically analyzed. Finally, current challenges are outlined and future research directions proposed, with the aim of advancing high‐performance 3D‐printed supercapacitors for next‐generation energy storage.
Source: crossref · Quality: baseline
Research context
OpenAlex topics: Supercapacitor Materials and Fabrication · Advanced Sensor and Energy Harvesting Materials · Electrospun Nanofibers in Biomedical Applications
SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.
Affiliations
Key Laboratory of Synthetic and Biological Colloids Ministry of Education School of Chemical and Material Engineering Jiangnan University Wuxi 214122 P. R. China
National Key Laboratory of Advanced Polymer Materials Polymer Research Institute Sichuan University Chengdu 610065 P. R. China
Funding
National Natural Science Foundation of China · China Postdoctoral Science Foundation
References (100+)
Show source-provided references
1. 10.1002/adma.20220532610.1002/adma.202205326 ↗
2. 10.1039/C8CS00561C10.1039/C8CS00561C ↗
3. 10.1002/adma.20230609010.1002/adma.202306090 ↗
4. 10.1016/j.est.2021.10382310.1016/j.est.2021.103823 ↗
5. 10.1016/j.est.2022.10459910.1016/j.est.2022.104599 ↗
6. 10.1007/s40820-020-0368-810.1007/s40820-020-0368-8 ↗
7. 10.1002/anie.20220266310.1002/anie.202202663 ↗
8. 10.1016/j.est.2022.10509410.1016/j.est.2022.105094 ↗
9. 10.1016/j.apt.2022.10343910.1016/j.apt.2022.103439 ↗
10. 10.1016/j.est.2024.11054010.1016/j.est.2024.110540 ↗
11. 10.1039/D4EE00949E10.1039/D4EE00949E ↗
12. 10.1016/j.jpowsour.2022.23114910.1016/j.jpowsour.2022.231149 ↗
13. 10.1021/polymscitech.4c0004710.1021/polymscitech.4c00047 ↗
14. 10.1002/admt.20240013610.1002/admt.202400136 ↗
15. 10.1002/adfm.20210218410.1002/adfm.202102184 ↗
16. 10.1002/adfm.20170702410.1002/adfm.201707024 ↗
17. 10.1016/j.ensm.2020.11.03210.1016/j.ensm.2020.11.032 ↗
18. 10.1016/j.jechem.2024.03.02510.1016/j.jechem.2024.03.025 ↗
19. 10.1021/acsami.4c0592710.1021/acsami.4c05927 ↗
20. 10.1016/j.cej.2023.14254410.1016/j.cej.2023.142544 ↗
21. 10.1002/adfm.20220373210.1002/adfm.202203732 ↗
22. 10.1002/adfm.20240139210.1002/adfm.202401392 ↗
23. 10.1016/j.cej.2023.14532610.1016/j.cej.2023.145326 ↗
24. 10.1021/acsnano.0c0964610.1021/acsnano.0c09646 ↗
25. 10.1016/j.cej.2024.15084310.1016/j.cej.2024.150843 ↗
26. 10.1021/acsnano.4c0687910.1021/acsnano.4c06879 ↗
27. 10.1002/adma.20200247410.1002/adma.202002474 ↗
28. 10.1002/aenm.20220368310.1002/aenm.202203683 ↗
29. 10.1016/j.joule.2018.09.02010.1016/j.joule.2018.09.020 ↗
30. 10.1016/j.est.2023.10964210.1016/j.est.2023.109642 ↗
31. 10.1002/adma.20221152310.1002/adma.202211523 ↗
32. 10.1002/advs.20210166410.1002/advs.202101664 ↗
33. 10.1021/acsnano.9b0732510.1021/acsnano.9b07325 ↗
34. 10.1021/acsnano.2c0544510.1021/acsnano.2c05445 ↗
35. 10.1002/adma.20200497110.1002/adma.202004971 ↗
36. 10.1016/j.cej.2024.15587510.1016/j.cej.2024.155875 ↗
37. 10.1016/j.matt.2019.02.00310.1016/j.matt.2019.02.003 ↗
38. 10.1126/sciadv.abd697810.1126/sciadv.abd6978 ↗
39. 10.1080/17452759.2024.236113910.1080/17452759.2024.2361139 ↗
40. 10.1016/j.est.2024.11427610.1016/j.est.2024.114276 ↗
41. 10.1016/j.est.2023.10764810.1016/j.est.2023.107648 ↗
42. 10.1080/17452759.2024.232689710.1080/17452759.2024.2326897 ↗
43. 10.1002/smtd.20210045110.1002/smtd.202100451 ↗
44. 10.1039/D4TA02944E10.1039/D4TA02944E ↗
45. 10.1016/j.cej.2024.15415210.1016/j.cej.2024.154152 ↗
46. 10.1002/adfm.20180360010.1002/adfm.201803600 ↗
47. 10.1016/j.cej.2024.15273110.1016/j.cej.2024.152731 ↗
48. 10.1039/D0TA04460A10.1039/D0TA04460A ↗
49. 10.1002/adfm.20230038110.1002/adfm.202300381 ↗
50. 10.3390/polym1512265710.3390/polym15122657 ↗
51. 10.1038/s41467-024-50707-010.1038/s41467-024-50707-0 ↗
52. 10.1002/adfm.20220154410.1002/adfm.202201544 ↗
53. 10.1016/j.cej.2020.12788510.1016/j.cej.2020.127885 ↗
54. 10.1021/acsnano.1c0962210.1021/acsnano.1c09622 ↗
55. 10.1002/smll.20220763410.1002/smll.202207634 ↗
56. 10.1016/j.jpowsour.2022.23215410.1016/j.jpowsour.2022.232154 ↗
57. 10.1002/adfm.20220803410.1002/adfm.202208034 ↗
58. 10.1016/j.joule.2020.11.01010.1016/j.joule.2020.11.010 ↗
59. 10.1016/j.coco.2025.10229810.1016/j.coco.2025.102298 ↗
60. 10.1002/adma.20210885510.1002/adma.202108855 ↗
61. 10.1016/j.jeurceramsoc.2021.08.03110.1016/j.jeurceramsoc.2021.08.031 ↗
62. 10.1016/j.pmatsci.2023.10118810.1016/j.pmatsci.2023.101188 ↗
63. 10.1016/j.cis.2024.10309510.1016/j.cis.2024.103095 ↗
64. 10.1016/j.cis.2024.10308610.1016/j.cis.2024.103086 ↗
65. 10.1002/adma.20200605210.1002/adma.202006052 ↗
66. 10.1002/adfm.20241550710.1002/adfm.202415507 ↗
67. 10.1002/adfm.20211001610.1002/adfm.202110016 ↗
68. 10.1016/j.aiepr.2023.09.00510.1016/j.aiepr.2023.09.005 ↗
69. 10.3390/polym1606083110.3390/polym16060831 ↗
70. 10.3390/polym1311175810.3390/polym13111758 ↗
71. 10.3390/polym1318310110.3390/polym13183101 ↗
72. 10.1016/j.addma.2021.10237810.1016/j.addma.2021.102378 ↗
73. 10.1016/j.compositesb.2020.10833610.1016/j.compositesb.2020.108336 ↗
74. 10.1080/15583724.2019.159788310.1080/15583724.2019.1597883 ↗
75. 10.1016/j.coco.2024.10195310.1016/j.coco.2024.101953 ↗
76. 10.1016/j.coco.2025.10247110.1016/j.coco.2025.102471 ↗
77. 10.1039/C8TA11860D10.1039/C8TA11860D ↗
78. 10.1002/anie.20141150810.1002/anie.201411508 ↗
79. 10.1039/C7TC00038C10.1039/C7TC00038C ↗
80. Li X. · Chem. Rev. · 2020 · 120
81. 10.1002/admt.20220151410.1002/admt.202201514 ↗
82. 10.1016/j.electacta.2024.14556110.1016/j.electacta.2024.145561 ↗
83. 10.1016/j.jmapro.2024.04.07910.1016/j.jmapro.2024.04.079 ↗
84. 10.1016/j.cej.2024.15254110.1016/j.cej.2024.152541 ↗
85. 10.1016/j.mser.2020.10054310.1016/j.mser.2020.100543 ↗
86. 10.1002/advs.20180144510.1002/advs.201801445 ↗
87. 10.1021/acs.chemrev.1c0030310.1021/acs.chemrev.1c00303 ↗
88. 10.3390/polym1512271610.3390/polym15122716 ↗
89. Graça A. · Asian J. Pharm. Sci. · 2024 · 19
90. 10.1080/17452759.2023.224810110.1080/17452759.2023.2248101 ↗
91. 10.1016/j.coco.2025.10231510.1016/j.coco.2025.102315 ↗
92. 10.1007/s42114-023-00808-z10.1007/s42114-023-00808-z ↗
93. 10.1002/adfm.20210490910.1002/adfm.202104909 ↗
94. 10.1039/D3TB00763D10.1039/D3TB00763D ↗
95. 10.1016/j.coco.2024.10190510.1016/j.coco.2024.101905 ↗
96. 10.1039/D4MH01160K10.1039/D4MH01160K ↗
97. 10.1016/j.addma.2024.10444310.1016/j.addma.2024.104443 ↗
98. 10.1016/j.addma.2024.10418910.1016/j.addma.2024.104189 ↗
99. 10.1016/j.procir.2014.06.03010.1016/j.procir.2014.06.030 ↗
100. 10.1016/j.addma.2020.10156510.1016/j.addma.2020.101565 ↗