让移动设备在几分钟内充饱电,仍然是能量储存研究人员们积极追求的神圣目标。如今,美国中央佛罗里达大学(University of Central Florida;UCF)的研究人员团队开发出能够比一般电池储存更多能量且经成千上万次充放电也不至于导致性能退化的柔性超级电容,进一步实现这一里程碑。

来自中央佛罗里达大学纳米科学技术中心(NanoScience Technology Center)的研究团队宣称,采用高度优化的超级电容,取代一般的移动设备与电动车电池,即可实现超快速充电的性能。

在进行测试期间,超级电容在经过30万次以上的充电后,并未失去其能量储存的功能,这将有助于解决导致锂离子电池在使用18个月后电荷减少的性能退化问题。此外,超级电容的充电速度也比一般电池更快。

“如果用这些超级电容取代一般电池,你就可以在几秒钟内为手机充饱电,而不需要一星期充电好几次了,”负责这项研究的UCF博士后研究人员Nitin Choudhary表示。这项研究并发表于最新的《ACS Nano》期刊中。

Choudhary与其他研究人员开发这项技术的关键在于使用纳米材料,进一步缩减了超级电容的尺寸——超级电容通常要比一段锂离子电池更大,才足以储存相当的能量。

具体来说,研究团队尝试将新发现的二维材料应用于只有几个原子厚度的超级电容器上,开发出一种简单的化学合成方法,整合现有的材料与这些新材料。

其结果是具有高导电核的超级电容,由涂覆二维材料外壳的数百万条纳米线所组成。研究人员解释,该核心可为快速充放电实现快速的电子转移,同时均匀涂覆的二维材料外壳则产生高能量与功率密度。

这项研究成果是首次展示二维材料在能量储存应用的潜力。“对于小型电子设备,我们的材料在能量密度、功率密度和周期稳定性方面都超越了世界上的一般材料,”Choudhary说。

UFC纳米科学技术中心、材料科学与工程系助理教授Yeonwoong “Eric” Jung,是这项研究的主要研究人员,目前正与UCF的技术转移办公室合作,针对研究团队开发的新技术申请专利。

虽然这项研究仍待概念验证,而不是准备好商业化的成果,但他表示,这项研究成果可望在未来的移动设备与电动车领域开启更多应用前景。

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