新型可弯曲超级电容诞生 手机充几秒电用一周?

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你是否在为手机每天充电而烦恼?近日,美国科学家团队研发出了一种新型超级电容器的制备技术,也许将来会解决你的这一烦恼。

上述科学家团队来自美国中佛罗里达大学(University of Central Florida,UCF)的纳米科学技术中心,他们的研究论文于10月中旬在国际学术期刊ACS NANO上发表,该学术期刊由美国化学学会主办。

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专家称,这种可弯曲的超级电容器只需要将手机充电几秒钟,就可以维持一周以上的电量。

UCF科研团队的博士后Nitin Choudhary称,如果这种最新研制的可弯曲超级电容器能够取代之前的普通电池,以后就再也不会为手机蓄电能力不强,需要经常充电而感到烦恼了,因为最新的超电容器只需要将手机充电几秒钟,就可以维持一周以上的电量。同时,该产品可反复充电逾3万次几乎没有损耗,而目前普通的锂离子电池基本上只能保证充电1500次之内电池性能不会有所下降。

锂离子电池因轻便而被广泛使用,但是其能量密度低导致储能不高的问题也一直令业界困扰。UCF科研团队在研究之处就意识到此问题,所以他们打算在高功率的超级电容上做文章。

目前,业内对此主要的研究方法是使用新型的纳米材料,来改善超级电容的性能。此前也有科研团队使用石墨烯等储电性能强的二维材料来制备超级电容,但电容器的性能得到的改善有限。UCF科研团队也曾尝试采用仅仅几个原子厚度的二维材料,但结果并不理想。这主要是因为,这些二维材料并入现有系统中的方式存在一些问题。

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UCF科研团队首席研究员、UCF纳米科学技术中心和材料科学与工程中心的助理教授Yeonwoong Jung称,“我们研究团队目前开发了一种简单的化学合成方法,利用这种方法能够很好的将现有的材料和二维材料进行整合。”Jung还表示,在其团队研发出这种新的制备方法之前,还没有人能够实现二维材料的潜力。

具体而言,UCF团队开发的这种超级电容器主要是由数以百万计的纳米线组成,并且在超级电容器的表面喷涂负载上了一层二维材料,制备出一种核壳型的超级电容器。这种超级电容器具有超高导电性能的芯,从而使得电池体系能够快速的进行电子转移,从而能实现快速充放电的效果。具有二维材料壳的超级电容器,能够非常显著的提高电池体系的能量,增加其功率密度。

Choudhary称,“对于小型电子设备而言,我们制备出的材料在能量密度、功率密度和循环稳定性等方面的性能已处于世界领先地位,远超出常规标准。”

比如,循环稳定性的数据可以反应出电池在充电多少次之后,电池性能开始下降。普通的锂离子电池最多能保证充电1500次之内,电池性能不会有所下降;目前研发的其他二维材料的超级电容器,可以充电几千次不会出现电池性能下降;而UCF团队研发的这种新型超级电容器,充电3万次没有出现电池性能下降的现象。

超级电容器可用于手机和其它电子设备,甚至是电动汽车。与此同时,新型超级电容器具有可弯曲性,还增加了其可能应用的范围,还能与可穿戴设备相结合。

目前Jung正在与UCF的技术转让办公室合作,针对这项新技术申请发明专利。“它还没有准备好商业化,”Jung称,但是其团队研发的这项技术,将对许多其他的研究和技术产生非常大的影响。

 

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