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        美国CNSI研制出新型混合超级电容器

        来源:电源技术 浏览次数: 日期:2015年11月5日 10:36

        智能手机、平板电脑、笔记本电脑和其他个人便携式电子产品的大幅增长已经使电池技术成为电子产品研发的前沿。虽然电子设备的发展突飞猛进,但是发展相对较慢的电池技术已经阻碍了电子产品技术的进步。日前,来自美国加州大学洛杉矶分校加州纳米技术研究院(CNSI)的研究人员通过整合两种纳米材料成功地研制出了新型储能设备,该设备兼具了电池和超级电容器的最佳性能

        CNSI的研究人员一直在努力尝试研究石墨烯用作超级电容器时的性能。虽然他们的尝试有了进展,将超级电容器的比能量提高到了40 Wh/kg,而目前标准超级电容器的行业平均水平为28 Wh/kg,但是这对于超级电容器制造商而言显然没有形成足够大的推动力,并不能使其放弃使用价格更低廉的活性炭。

        然而,这并没有阻挠CNSI研究团队继续研究石墨烯与超级电容器。事实上,CNSI研究团队使用广泛存在的碱性电池用的二氧化锰研制出了新型混合材料,CNSI研究团队认为该混合材料应该能够促进2D材料在超级电容器上的商业应用。

        但是,实际上独立的石墨烯薄片又不能用作超级电容器的电极,因为这种材料制备的超级电容器的体积比电容非常低。要制备实际使用的设备,则必须一层层地堆叠石墨烯薄片,但是这样堆叠石墨烯薄片又会减小表面积,这就导致了石墨烯用作超级电容器的电极时,能够形成的最佳电极表面积为1 520 m2/g。尽管石墨烯的2D特性可能会限制其用于超级电容器时的可用表面积,但它确实提供了一种方法,使超级电容器具有较小的尺寸,而活性炭不可能做到这点。

        正是因为石墨烯的这种优势,CNSI研究人员才意图探索其在超电容器上的应用,而超级电容器小到可以用于可穿戴或可植入设备。在《美国国家科学院论文集》中,研究人员报道称该新型超级电容器只有一张纸的五分之一的厚度,但研究人员声称其可以容纳的电荷是一个典型薄膜锂离子电池的两倍。

        加州大学洛杉矶分校的一位教授Richard Kaner在新闻发布会上说:比方说,你想将少量的电流应用到粘性绷带中,以帮助药物释放或用于辅助愈合技术。由于该微型超级电容器非常薄,所以可以把它放在绷带的内部来提供电流。而且该超级电容器还可以进行快速充电,且能使用很长时间。

        CNSI研究团队使用了一种特定类型的石墨烯(称为光刻石墨烯,或者LSG),这种石墨烯可以使电荷在其中容纳很长一段时间,具有高导电性,而且充电非常迅速。研究人员将LSG与二硫化钼结合,然后将2D​​合物与二氧化锰结合,因为它能容纳大量的电荷,并且成本低,来源广泛。这些材料的制备可以无需传统超级电容器制备时所需的极端温度或昂贵的干燥间

        所属类别: 新产品新技术

        该资讯的关键词为:超级电容器  电池  CNSI