科學家發(fā)明出快充混合超級電容器
2015年04月07日 9:4 4291次瀏覽 來源： 新材料在線 分類： 新技術
由加州大學洛杉磯分校研發(fā)的新型混合超級電容器可以儲存大量電能，快速充電，使用周期超過10000次充放電。（來源：加州大學洛杉磯分校-加州納米系統研究所UCLA ）
對智能手機、平板電腦、筆記本電腦和其他個人便攜式電子產品大幅上漲的需求，把電池技術帶到了電子研究的前沿?？v然電子設備已在大踏步地發(fā)展著，電池發(fā)展之緩慢還是阻礙了電子技術的進步。
現在，加州大學洛杉磯分校加州納米系統研究所（CNSI）的研究人員已經成功地把兩種納米材料結合起來發(fā)明出一種新型儲能介質，該介質結合了電池和超級電容器的突出優(yōu)勢。
超級電容器是一種可以在幾秒鐘內而不是數小時內完成100萬次充放電的電化學元器件。然而與電池不同的是，它們并不能儲存足夠的電量去運行電腦和手機。
而新型混合超級電容器可以儲存大量的電能、快速充放電同時使用周期可以超過10000次充放電。CNSI的科學家們同時也發(fā)明了一種微型超級電容器，尺寸小到可以用于可穿戴設備甚至可植入設備。由于微型超級電容器的厚度只有紙張的五分之一，它可以儲存典型薄膜鋰電池兩倍多的電量。
這項工作由化學與生物化學和材料科學與工程領域的知名專家 Richard Kaner 教授以及博士后學者Maher El-Kady共同領導完成，相關成果已經發(fā)表在期刊《Proceedings of the National Academy of Sciences》（美國國家科學院院刊）上。
EI-Kady說：“ 微型超級電容器是新興的不斷發(fā)展的設備，是一種非常小巧的可充電電源，容量比之前鋰薄膜微電池高的多。”
新器件結合了激光切片石墨烯（LSG）和二氧化錳兩種材料，其中：LSG可以容納電荷，導電性優(yōu)異并且可以快速充放電；二氧化錳由于可以容納大量的電荷而且廉價易得目前多被應用于堿蓄電池。新器件的制備過程中并不需要目前制備超級電容器所需要的極溫條件或者昂貴的“干燥間”。
談到應用時Kaner說：“假設你想把電流存入膠布繃帶中以用于釋放藥物或者輔助治療時，那么微型超級電容器由于其輕薄小巧恰好可以放入繃帶中提供電流。同時你還可以給它快速充電，并且長期使用。”研究者還發(fā)現超級電容器可以快速儲存白天太陽能電池產生的電量，并且可以一直存儲到晚上給LED燈整晚供電，這一性能使無電網接入實現街道照明變的可能。
“石墨-二氧化錳電容器可以存儲和鉛酸電池一樣多的電荷，并且可以在幾秒鐘內充完電，儲存容量是主流商用超級電容器的六倍。” Kaner 說道，“這種用于制造緊湊、可靠、高能量超級電容器的可擴展方法具有很大的實際應用前景。將來該技術可能會大大提高個人電子設備技術，我們?yōu)榇烁械绞峙d奮。”
新材料在線編譯整理—— 翻譯：趙歡
責任編輯：趙天寧
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