【盘点】2013超级电容在材料与性能上的研究成果
研究人员把RTILs和自然界的斑脱土黏土等量混合,制成一种混合胶,将其夹在两层还原的氧化石墨中间,上下再装两个集电器,就成了一种超级电容器。经测试和电子显微图像显示,这种材料被加热到200℃时也没有变化,即使加热到300℃也只有很小的变化。
“材料的离子电导性在180℃之前几乎是直线增加,然后在200℃时达到饱和。”论文领导作者、莱斯大学机械工程与材料科学系研究人员阿拉瓦·瑞迪说。测试还发现,虽然在第一次充/放电中,其容量有轻微下降,但这种超级电容能稳定地通过1万次周期测试。在运行温度从室温提高到200℃后,无论电能还是功率密度都提高了两个数量级。
这种新型超级电容器拥有最佳的电容性能,能在几秒钟内充电而瞬间放电,一般的充电电池是缓慢充电,按照需要逐渐放电。理想的超级电容器能迅速充电、储电并按需放电。阿加恩说,它们能在200℃甚至可能更高的温度下稳定工作。这对于在极端环境下使用的充电设备是非常有用的,比如石油钻探、军队以及太空环境。
研究小组还将RTILs/黏土和少量热塑聚氨酯结合,制成一种薄膜,可以切割成不同的大小和形状,灵活适应多种设备的设计。
“我们的目的是克服传统液体或胶体电解液的限制,它们只能用在低温工作的电化能源设备中。”瑞迪说,“这项研究让人们能在更广泛的温度范围安全操作,而不必在能量、功率和周期寿命之间折中妥协,大大改善甚至消除了对昂贵的热量管理系统的需求。”
石墨烯制造超级电容 充电仅需数秒
埃及一名科学家已经发明了一种制造超级电容与电池的方法,用这种方法使用石墨烯制造的电池可以在数秒内完成充电、且电力可以持续很长时间。这位科学家在加州大学洛杉矶分校进行了他的研究。
石墨烯是一种由碳原子构成的二维网状结构的新型材料,它具有柔韧性、高密度、电子移动速度极快等特点。
马希尔·高迪是美国加州大学洛杉矶分校的研究人员,也是埃及开罗大学的教研人员。他介绍称,在研究提取石墨烯的实用方法时,他发现了石墨烯许多优良的属性,由于这些属性,用石墨烯制造的超级电容的储电能力是现有超级电容的两倍之多。
超级电容主要用来存储太阳能电池板产生的电能,中国与荷兰已经在实际应用当中使用了超级电容。
高迪强调,用石墨烯制造的超级电容具有“充电过程仅需1秒”的特点,而这还是在充电过程具有30毫秒响应时间的前提下。事实上,目前超级电容的充电过程需要大约90秒。同时,这种电容体积很小,仅有7至8微米厚,而人的头发直径为50微米。
这位埃及科学家表示,使用石墨烯可以制造适用于智能手机、平板电脑与笔记本电脑的电池。这种电池的平均充电时间为30秒,而这短短30秒的充电时间可以让笔记本电脑工作数日,更可以让智能手机与平板电脑工作数周。
他还指出,石墨烯电池具有柔韧性与可折叠性;此外,它是一种无毒材料,并且对环境无害。
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