讓移動(dòng)設備在幾分鐘內充飽電，仍然是能量?jì)Υ嫜芯咳藛T們積極追求的神圣目標。如今，美國中央佛羅里達大學(xué)(University of Central Florida；UCF)的研究人員團隊開(kāi)發(fā)出能夠比一般電池儲存更多能量且經(jīng)成千上萬(wàn)次充放電也不至于導致性能退化的柔性超級電容，進(jìn)一步實(shí)現這一里程碑。
來(lái)自中央佛羅里達大學(xué)納米科學(xué)技術(shù)中心(NanoScience Technology Center)的研究團隊宣稱(chēng)，采用高度優(yōu)化的超級電容，取代一般的移動(dòng)設備與電動(dòng)車(chē)電池，即可實(shí)現超快速充電的性能。
在進(jìn)行測試期間，超級電容在經(jīng)過(guò)30萬(wàn)次以上的充電后，并未失去其能量?jì)Υ娴墓δ?，這將有助于解決導致鋰離子電池在使用18個(gè)月后電荷減少的性能退化問(wèn)題。此外，超級電容的充電速度也比一般電池更快。
“如果用這些超級電容取代一般電池，你就可以在幾秒鐘內為手機充飽電，而不需要一星期充電好幾次了，”負責這項研究的UCF博士后研究人員Nitin Choudhary表示。這項研究并發(fā)表于最新的《ACS Nano》期刊中。
Choudhary與其他研究人員開(kāi)發(fā)這項技術(shù)的關(guān)鍵在于使用納米材料，進(jìn)一步縮減了超級電容的尺寸——超級電容通常要比一段鋰離子電池更大，才足以?xún)Υ嫦喈數哪芰俊?/p>
具體來(lái)說(shuō)，研究團隊嘗試將新發(fā)現的二維材料應用于只有幾個(gè)原子厚度的超級電容器上，開(kāi)發(fā)出一種簡(jiǎn)單的化學(xué)合成方法，整合現有的材料與這些新材料。
其結果是具有高導電核的超級電容，由涂覆二維材料外殼的數百萬(wàn)條納米線(xiàn)所組成。研究人員解釋?zhuān)摵诵目蔀榭焖俪浞烹妼?shí)現快速的電子轉移，同時(shí)均勻涂覆的二維材料外殼則產(chǎn)生高能量與功率密度。
這項研究成果是首次展示二維材料在能量?jì)Υ鎽玫臐摿Α?ldquo;對于小型電子設備，我們的材料在能量密度、功率密度和周期穩定性方面都超越了世界上的一般材料，”Choudhary說(shuō)。
UFC納米科學(xué)技術(shù)中心、材料科學(xué)與工程系助理教授Yeonwoong “Eric” Jung，是這項研究的主要研究人員，目前正與UCF的技術(shù)轉移辦公室合作，針對研究團隊開(kāi)發(fā)的新技術(shù)申請專(zhuān)利。
雖然這項研究仍待概念驗證，而不是準備好商業(yè)化的成果，但他表示，這項研究成果可望在未來(lái)的移動(dòng)設備與電動(dòng)車(chē)領(lǐng)域開(kāi)啟更多應用前景。
