一支国际研究队伍开发了一个结合石墨烯和奈米碳管的超级电容器。据说,这款超级电容器十分柔韧,可以编织进衣物,而且有可能真正替代便携设备的电池。这款设备的充放电次数可以超过1万次。这款新设备据说比起现有的电池,质量更轻、充电更快,而且更加耐用。
团队的研究人员分别来自新加坡南洋理工大学、北京清华大学和美国俄亥俄州克利夫兰的凯斯西储大学。他们通过加热粘合微米级石墨烯片和奈米碳管形成一个连续互连的丝网。据报道,这是一种复杂的混合纤维,密集的排列使得它的电容表面面积高达396平方米每克。
研究人员表示这就使得电容达到每立方厘米300法拉,体积能量密度达到每立方毫米6.3毫瓦,这意味着新开发的超级电容器可以比得上4伏、500微安的薄膜锂离子电池。因此,这款设备可以为目前许多低能耗设备和LED等电子元件供电。
这个团队现在生产了50米长的交织纤维,在实验室持续融合过程中平均每小时创建1米。随着时间的推移,我们最终会看到这款超级电容器纤维投入大规模生产,价格下降,实用性提高。
研究员Dingshan Yu说:“这款超级电容器在使用几百次后,工作性能也不会降低。”这款超级电容器材料可以投入商用,因为它能够在重复弯折变形后仍然保持充电能力和结构完整性,所以可以编织进衣物、双肩包、鞋子等,使其成为可穿戴电力系统。
这款超级电容器还可以为其他设备供电,例如医疗用检测器、GPS设备等,使我们的生活更方便、更自由。它还可以编织进衣物,在军事上,可以为士兵的装备供电。它也能集成到其他的材料创建自供电设备,可以是电子阅读器的封面和电池。
这款低质量、高体积密度的石墨烯和纳米碳管超级电容器或许还能解决电动车一个迫切的问题:重量。这款超级电容器的体积只有蓄电池的一部分,充放电次数可以超过1万次(充电电池一般不到1千次),因此这种轻量的能量储存方案可能就是电机行业祈祷者想要的答案。
再者,这款超级电容器可弯折,它的材料可以密集地填充在汽车的任意空间,不用考虑形状的问题。因此,电动车设计师就可以更自由地设计车辆,无需特意找一块既大且平的空间安装电池。
虽然仍然有许多工作要做,但是这种新型材料将会作为固有组件开辟全新的电力存储设备途径,而不是作为分离设备的附属物。
这项研究最近发表在《自然》杂志。

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