美國科學(xué)家發(fā)明新型可彎曲超級電容，手機有望充電幾秒用一周

你是否在為手機每天充電而煩惱?近日，美國科學(xué)家團(tuán)隊研發(fā)出了一種新型超級電容器的制備技術(shù)，也許將來會解決你的這一煩惱。

上述科學(xué)家團(tuán)隊來自美國中佛羅里達(dá)大學(xué)(University of Central Florida，UCF)的納米科學(xué)技術(shù)中心,他們的研究論文于10月中旬在國際學(xué)術(shù)期刊ACS NANO上發(fā)表，該學(xué)術(shù)期刊由美國化學(xué)學(xué)會主辦。

專家稱，這種可彎曲的超級電容器只需要將手機充電幾秒鐘，就可以維持一周以上的電量。

UCF科研團(tuán)隊的博士后Nitin Choudhary稱，如果這種最新研制的可彎曲超級電容器能夠取代之前的普通電池，以后就再也不會為手機蓄電能力不強，需要經(jīng)常充電而感到煩惱了，因為最新的超電容器只需要將手機充電幾秒鐘，就可以維持一周以上的電量。同時，該產(chǎn)品可反復(fù)充電逾3萬次幾乎沒有損耗，而目前普通的鋰離子電池基本上只能保證充電1500次之內(nèi)電池性能不會有所下降。

鋰離子電池因輕便而被廣泛使用，但是其能量密度低導(dǎo)致儲能不高的問題也一直令業(yè)界困擾。UCF科研團(tuán)隊在研究之處就意識到此問題，所以他們打算在高功率的超級電容上做文章。

目前，業(yè)內(nèi)對此主要的研究方法是使用新型的納米材料，來改善超級電容的性能。此前也有科研團(tuán)隊使用石墨烯等儲電性能強的二維材料來制備超級電容，但電容器的性能得到的改善有限。UCF科研團(tuán)隊也曾嘗試采用僅僅幾個原子厚度的二維材料，但結(jié)果并不理想。這主要是因為，這些二維材料并入現(xiàn)有系統(tǒng)中的方式存在一些問題。

UCF科研團(tuán)隊首席研究員、UCF納米科學(xué)技術(shù)中心和材料科學(xué)與工程中心的助理教授Yeonwoong Jung稱，“我們研究團(tuán)隊目前開發(fā)了一種簡單的化學(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)行整合。”Jung還表示，在其團(tuán)隊研發(fā)出這種新的制備方法之前，還沒有人能夠?qū)崿F(xiàn)二維材料的潛力。

具體而言，UCF團(tuán)隊開發(fā)的這種超級電容器主要是由數(shù)以百萬計的納米線組成，并且在超級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電容器。這種超級電容器具有超高導(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，從而能實現(xiàn)快速充放電的效果。具有二維材料殼的超級電容器，能夠非常顯著的提高電池體系的能量，增加其功率密度。

Choudhary稱，“對于小型電子設(shè)備而言，我們制備出的材料在能量密度、功率密度和循環(huán)穩(wěn)定性等方面的性能已處于世界領(lǐng)先地位，遠(yuǎn)超出常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。”

比如，循環(huán)穩(wěn)定性的數(shù)據(jù)可以反應(yīng)出電池在充電多少次之后，電池性能開始下降。普通的鋰離子電池最多能保證充電1500次之內(nèi)，電池性能不會有所下降;目前研發(fā)的其他二維材料的超級電容器，可以充電幾千次不會出現(xiàn)電池性能下降;而UCF團(tuán)隊研發(fā)的這種新型超級電容器，充電3萬次沒有出現(xiàn)電池性能下降的現(xiàn)象。

超級電容器可用于手機和其它電子設(shè)備，甚至是電動汽車。與此同時，新型超級電容器具有可彎曲性，還增加了其可能應(yīng)用的范圍，還能與可穿戴設(shè)備相結(jié)合。

目前Jung正在與UCF的技術(shù)轉(zhuǎn)讓辦公室合作，針對這項新技術(shù)申請發(fā)明專利。“它還沒有準(zhǔn)備好商業(yè)化，”Jung稱，但是其團(tuán)隊研發(fā)的這項技術(shù)，將對許多其他的研究和技術(shù)產(chǎn)生非常大的影響。