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英国大学研发快充/长寿/可弯曲超级电容器 5千次循环后容量达97.8%

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58京牌 ,英国伦敦大学学院()的研究人员研发了一款超级电容器,虽然仍处于概念验证阶段,仍显示出了巨大潜力,可作为便携式电源,用于、手机和可穿戴技术等。该款电容器解决了大功率、快速充电的超级电容器面临的问题,即它们通常不能在一个小空间内存储大量能量。

(图片来源:英国伦敦大学学院)

研究人员表示:“我们设计的材料可以让该超级电容器拥有高功率密度(决定其充放电的速度)以及高能量密度(决定其可以运行多久)。正常情况下,超级电容器只具备上述两个特点之一,不过该款超级电容器具备了这两个特点,是一个重大突破。” “此外,该超级电容器可以弯曲180度而不影响性能,而且不使用液体电解质,从而将爆炸风险降至最低,可完美集成到可弯曲的手机或可穿戴电子产品中。”

该研究小组由化学家、工程师和物理学家组成,正在利用一种创新型石墨烯电极材料设计新超级电容器,此种材料的孔隙可以改变,能够更有效地存储电荷,从而将该超级电容器的能量密度达到创纪录的88.1 Wh/L,这也是有史以来,能量密度最高的碳基超级电容器。

类似的快速充电商用技术的能量密度相对较低,为5-8 Wh/L,而传统的慢速充电但运行时间较长的铅酸电池的能量密度通常为50-90 Wh/L。尽管该研究团队研发的超级电容器的能量密度与最先进的铅酸电池相当,不过其功率密度比铅酸电池高出两个数量级,达到了10,000 W/L。

伦敦大学学院数学与物理科学系主任兼化学系教授Ivan Parkin表示:“成功在一个紧凑的系统中安全地存储大量能量,是朝着改进能量存储技术迈出的重要一步。我们展示了该款超级电容器充电快、能够控制其能量输入、还具备良好的耐用性和灵活性,是研发微型化电子产品和电动汽车的理想选择。想象一下,只需10分钟就可以为电动汽车充满电,或者只需几分钟就可以给手机充满电,然后就可以持续使用手机一天。”

研究人员们采用多层石墨烯制成电极,创造出一种密度大但多孔的材料,能够捕捉不同大小的带电离子。他们采用了各种技术描述该材料的特征,发现当空隙大小与电解质中离子的直径相匹配时,该材料的性能最佳。经过优化的材料形成一层薄膜,用于打造一个同时具备高功率和高能量密度的概念验证装置。

该款超级电容器大小为6cm x 6cm,由两个相同的电极制成,电极在凝胶状物质的两边分层堆积,而该凝胶状物质可充当转移电荷的化学介质。当该超级电容器被用于为数十个LED灯供电时,发现其具备强大的灵活性和稳定性。

即使该超级电容器被弯曲180度,其性能也与几乎没被弯曲时一样,在5000次充放电循环后,容量仍保持为97.8%。

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