可彎曲的超級電池:充電幾秒鐘,通話一週(圖)


【看中國2016年11月28日訊】國外研究人員發明瞭一種新型的超級電容器製備技術,通過這種技術製備出來的超級電容器可以隨便彎曲,而且蓄電能力要遠遠超過普通的電池,與此同時,該可彎曲的超級電容器還可以反覆充電30000次以上而完全不會降低電池的蓄電能力。

新型超級電容器的誕生

現在,每天晚上都要給手機充電,但是依舊很快就會耗光電量的時代即將宣告結束,那些每天為充電而發愁的日子即將一去不復返。

科學家發明可彎曲的超級電池:充電幾秒鐘,通話一禮拜

因為研究人員已經發明出了一種製備超級電容器的新方法,使用這種方法製備的超級電容器可以改變我們的生活,改變我們的充電方式,不論是在手機電池上還是在汽車電池上,都可以得到廣泛的應用。研究人員還表示,利用這種方法製備的超級電容器僅僅需要充電幾秒鐘,就可以維持一週以上的電量。

這項新的超級電容器的製備方法來自於佛羅里達大學的納米科學技術中心,一旦這項技術能夠普及,最終,將會對我們的生活帶來革命性的變革,因為我們所生活的世界處處都需要電池,不管是汽車還是手機還是可穿戴設備等等,電池的變革,將會改變我們的世界。

UCF團隊的科學家們在誇讚他們所製備的可彎曲超級電容器能夠儲存更多電量的同時,還稱讚其可以反覆充電30000次以上而絲毫不會降低電池的性能,這對於整個電池行業來說都是聞所未聞的事情。

博士後尼汀.喬社裡(Nitin Choudhary)做了大量的相關研究,並且將自己的研究成果寫成文章,發表在學術期刊《ACS Nano》上,他公開表示說:「如果這種最新研製的可彎曲的超級電容器能夠取代之前的普通電池的話,我們以後就再也不會為手機蓄電能力不強,需要經常充電而感到煩惱,因為最新的超電容器只需要將手機充電幾秒鐘,就可以維持一週以上的電量。」

超級電容器的困境

在研究之初,科研團隊已經發現了鋰離子電池的最大的缺點就是蓄電性能不夠強,所以研究製備一個超級電容器,來提高普通電池的蓄電能力甚至是代替普通鋰離子電池是一件非常有必要的事情。

目前一些主要的研究方法就是利用一種新型的納米材料,通過這種材料來提高、增強電子設備裡的普通電池的電池性能。其中,一些研究團隊做了很多類似的研究,他們嘗試著使用石墨烯以及其他種類的二維材料來製備超級電容器,但是成功的案例卻少之又少。

究其原因,製備超級電容器最大的困難就是如何將這些二維材料與現有的普通電池材料進行融合,這對於科學家們來說是最頭疼的事情,所以,大家的研究都遇到了瓶頸,很難繼續進行。

新型超級電容器的原理

科學家們已經證明,二維材料的使用,能夠極大程度的提高儲能元器件的性能,並且非常有希望能夠應用到電池體系中去。所以UCF團隊的科學家們已經嘗試運用最新發現的二維材料,來製備超級電容器,運用這種材料製備的超級電池的厚度只有幾個原子的大小。

被納米科學技術中心和材料科學與工程中心聯合任命的助理教授Yeonwoong(Eric)Jung教授,作為主要的研究人員表示:「我們研究團隊目前開發了一種簡單的化學合成方法,利用這種方法能夠很好的將現有的材料和二維材料進行融合。」

Jung團隊開發的這種超級電容器,主要是由數以百萬計的納米線組成,並且在超級電容器的表面噴塗負載上了一層二維材料,製備出一種核殼型的超級電容器。這種超級電容器具有超高導電性能的芯,從而使得電池體系能夠快速的進行電子轉移,從而能實現快速充放電的效果。具有二維材料殼的超級電容器,能夠非常顯著的提高電池體系的能量,增加其功率密度。

Jung說:「在我們實驗室開闢出這種新的製備方法之前,始終沒有人能夠實現二維材料的潛力,而我們實驗室,首次將二維材料與普通電池材料進行了融合。」

喬社裡說:「對於小型電子設備而言,我們的製備出的材料在能量密度、功率密度和循環穩定性等方面的性能,在全世界範圍都處於領先地位,要遠遠強於那些傳統的電池材料。」

循環穩定性的數據可以反應出電池到底在充電多少次之後,電池性能開始下降。我們可以舉例來說明情況,普通的鋰離子電池基本上只能保證充電1500次之內電池性能不會有所下降。而目前研發的具有二維材料的超級電容器。可以充電幾千次,而不會出現電池性能下降的情況。UCF團隊目前正在測試的這種新型的超級電容器,該電容器在測試過程中,表現出非常優異的性能,已經充電30000次了,卻並沒有出現電池能量下降的現象。

目前Jung正在與UCF團隊,正在針對這項最新的技術申請發明專利。

總而言之,超級電容器,使用了新的二維材料,可用於手機和其它電子設備,甚至是電動汽車,而這種電池體系的高速度和高爆發力會帶來不可估量的商業價值。與此同時,新型超級電容器的可彎曲性,更加增加了其應用的範圍,因為具備可彎曲特性的電池體系非常適合可穿戴設備的應用。

Jung表示:「雖然目前這個超級電容器還沒有做好完全市場化的準備,但是這項技術的出現,證明了超級電容器無限的可能性,而且,我們的研究將會對未來其他的研究,產生非常巨大的影響。」



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