一支國際研究隊伍開發了一個結合石墨烯和奈米碳管的超級電容器。據說,這款超級電容器十分柔韌,可以編織進衣物,而且有可能真正替代便攜設備的電池。這款設備的充放電次數可以超過1萬次。這款新設備據說比起現有的電池,質量更輕、充電更快,而且更加耐用。
團隊的研究人員分別來自新加坡南洋理工大學、北京清華大學和美國俄亥俄州克利夫蘭的凱斯西儲大學。他們通過加熱粘合微米級石墨烯片和奈米碳管形成一個連續互連的絲網。據報道,這是一種復雜的混合纖維,密集的排列使得它的電容表面面積高達396平方米每克。
研究人員表示這就使得電容達到每立方厘米300法拉,體積能量密度達到每立方毫米6.3毫瓦,這意味著新開發的超級電容器可以比得上4伏、500微安的薄膜鋰離子電池。因此,這款設備可以為目前許多低能耗設備和LED等電子元件供電。
這個團隊現在生產了50米長的交織纖維,在實驗室持續融合過程中平均每小時創建1米。隨著時間的推移,我們最終會看到這款超級電容器纖維投入大規模生產,價格下降,實用性提高。
研究員Dingshan Yu說:“這款超級電容器在使用幾百次后,工作性能也不會降低。”這款超級電容器材料可以投入商用,因為它能夠在重復彎折變形后仍然保持充電能力和結構完整性,所以可以編織進衣物、雙肩包、鞋子等,使其成為可穿戴電力系統。
這款超級電容器還可以為其他設備供電,例如醫療用檢測器、GPS設備等,使我們的生活更方便、更自由。它還可以編織進衣物,在軍事上,可以為士兵的裝備供電。它也能集成到其他的材料創建自供電設備,可以是電子閱讀器的封面和電池。
這款低質量、高體積密度的石墨烯和納米碳管超級電容器或許還能解決電動車一個迫切的問題:重量。這款超級電容器的體積只有蓄電池的一部分,充放電次數可以超過1萬次(充電電池一般不到1千次),因此這種輕量的能量儲存方案可能就是電機行業祈禱者想要的答案。
再者,這款超級電容器可彎折,它的材料可以密集地填充在汽車的任意空間,不用考慮形狀的問題。因此,電動車設計師就可以更自由地設計車輛,無需特意找一塊既大且平的空間安裝電池。
雖然仍然有許多工作要做,但是這種新型材料將會作為固有組件開辟全新的電力存儲設備途徑,而不是作為分離設備的附屬物。
這項研究最近發表在《自然》雜志。

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