相信在智能手機(jī)的世界里，每天至少要充一次電已是常態(tài)。不過(guò)，這種每天為充電而發(fā)愁的日子即將過(guò)去。國(guó)外研究人員發(fā)明了一種新型的超級(jí)電容器制備技術(shù)，通過(guò)這種技術(shù)制備出來(lái)的超級(jí)電容器可以隨便彎曲，而且蓄電能力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)普通的電池，與此同時(shí)，該可彎曲的超級(jí)電容器還可以反復(fù)充電30000次以上而完全不會(huì)降低電池的蓄電能力。
新型超級(jí)電容器的誕生
因?yàn)檠芯咳藛T已經(jīng)發(fā)明出了一種制備超級(jí)電容器的新方法，使用這種方法制備的超級(jí)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(jī)電池上還是在汽車(chē)電池上，都可以得到廣泛的應(yīng)用。研究人員還表示，利用這種方法制備的超級(jí)電容器僅僅需要充電幾秒鐘，就可以維持一周以上的電量。
這項(xiàng)新的超級(jí)電容器的制備方法來(lái)自于佛羅里達(dá)大學(xué)的納米科學(xué)技術(shù)中心，一旦這項(xiàng)技術(shù)能夠普及，最終，將會(huì)對(duì)我們的生活帶來(lái)革命性的變革，因?yàn)槲覀兯畹氖澜缣幪幎夹枰姵兀还苁瞧?chē)還是手機(jī)還是可穿戴設(shè)備等等，電池的變革，將會(huì)改變我們的世界。
UCF團(tuán)隊(duì)的科學(xué)家們?cè)诳滟澦麄兯苽涞目蓮澢?jí)電容器能夠儲(chǔ)存更多電量的同時(shí)，還稱(chēng)贊其可以反復(fù)充電30000次以上而絲毫不會(huì)降低電池的性能，這對(duì)于整個(gè)電池行業(yè)來(lái)說(shuō)都是聞所未聞的事情。
博士后尼汀·喬社里（Nitin Choudhary）做了大量的相關(guān)研究，并且將自己的研究成果寫(xiě)成文章，發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊《ACS Nano》上，他公開(kāi)表示說(shuō)：“如果這種最新研制的可彎曲的超級(jí)電容器能夠取代之前的普通電池的話，我們以后就再也不會(huì)為手機(jī)蓄電能力不強(qiáng)，需要經(jīng)常充電而感到煩惱，因?yàn)樽钚碌某娙萜髦恍枰獙⑹謾C(jī)充電幾秒鐘，就可以維持一周以上的電量。”
超級(jí)電容器的困境
在研究之初，科研團(tuán)隊(duì)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了鋰離子電池的最大的缺點(diǎn)就是蓄電性能不夠強(qiáng)，所以研究制備一個(gè)超級(jí)電容器，來(lái)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(guò)這種材料來(lái)提高、增強(qiáng)電子設(shè)備里的普通電池的電池性能。其中，一些研究團(tuán)隊(duì)做了很多類(lèi)似的研究，他們嘗試著使用石墨烯以及其他種類(lèi)的二維材料來(lái)制備超級(jí)電容器，但是成功的案例卻少之又少。
究其原因，制備超級(jí)電容器最大的困難就是如何將這些二維材料與現(xiàn)有的普通電池材料進(jìn)行融合，這對(duì)于科學(xué)家們來(lái)說(shuō)是最頭疼的事情，所以，大家的研究都遇到了瓶頸，很難繼續(xù)進(jìn)行。
新型超級(jí)電容器的原理
科學(xué)家們已經(jīng)證明，二維材料的使用，能夠極大程度的提高儲(chǔ)能元器件的性能，并且非常有希望能夠應(yīng)用到電池體系中去。所以UCF團(tuán)隊(duì)的科學(xué)家們已經(jīng)嘗試運(yùn)用最新發(fā)現(xiàn)的二維材料，來(lái)制備超級(jí)電容器，運(yùn)用這種材料制備的超級(jí)電池的厚度只有幾個(gè)原子的大小。
被納米科學(xué)技術(shù)中心和材料科學(xué)與工程中心聯(lián)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(tuán)隊(duì)目前開(kāi)發(fā)了一種簡(jiǎn)單的化學(xué)合成方法，利用這種方法能夠很好的將現(xiàn)有的材料和二維材料進(jìn)行融合。”
Jung團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的這種超級(jí)電容器，主要是由數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的納米線組成，并且在超級(jí)電容器的表面噴涂負(fù)載上了一層二維材料，制備出一種核殼型的超級(jí)電容器。這種超級(jí)電容器具有超高導(dǎo)電性能的芯，從而使得電池體系能夠快速的進(jìn)行電子轉(zhuǎn)移，從而能實(shí)現(xiàn)快速充放電的效果。具有二維材料殼的超級(jí)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(shuō)：“在我們實(shí)驗(yàn)室開(kāi)辟出這種新的制備方法之前，始終沒(méi)有人能夠?qū)崿F(xiàn)二維材料的潛力，而我們實(shí)驗(yàn)室，首次將二維材料與普通電池材料進(jìn)行了融合。”
喬社里說(shuō)：“對(duì)于小型電子設(shè)備而言，我們的制備出的材料在能量密度、功率密度和循環(huán)穩(wěn)定性等方面的性能，在全世界范圍都處于領(lǐng)先地位，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于那些傳統(tǒng)的電池材料。”
循環(huán)穩(wěn)定性的數(shù)據(jù)可以反應(yīng)出電池到底在充電多少次之后，電池性能開(kāi)始下降。我們可以舉例來(lái)說(shuō)明情況，普通的鋰離子電池基本上只能保證充電1500次之內(nèi)電池性能不會(huì)有所下降。而目前研發(fā)的具有二維材料的超級(jí)電容器。可以充電幾千次，而不會(huì)出現(xiàn)電池性能下降的情況。UCF團(tuán)隊(duì)目前正在測(cè)試的這種新型的超級(jí)電容器，該電容器在測(cè)試過(guò)程中，表現(xiàn)出非常優(yōu)異的性能，已經(jīng)充電30000次了，卻并沒(méi)有出現(xiàn)電池能量下降的現(xiàn)象。
目前Jung正在與UCF團(tuán)隊(duì)，正在針對(duì)這項(xiàng)最新的技術(shù)申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利。
總而言之，超級(jí)電容器，使用了新的二維材料，可用于手機(jī)和其它電子設(shè)備，甚至是電動(dòng)汽車(chē)，而這種電池體系的高速度和高爆發(fā)力會(huì)帶來(lái)不可估量的商業(yè)價(jià)值。與此同時(shí)，新型超級(jí)電容器的可彎曲性，更加增加了其應(yīng)用的范圍，因?yàn)榫邆淇蓮澢匦缘碾姵伢w系非常適合可穿戴設(shè)備的應(yīng)用。
Jung表示：“雖然目前這個(gè)超級(jí)電容器還沒(méi)有做好完全市場(chǎng)化的準(zhǔn)備，但是這項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)，證明了超級(jí)電容器無(wú)限的可能性，而且，我們的研究將會(huì)對(duì)未來(lái)其他的研究，產(chǎn)生非常巨大的影響。”<
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