美韓大學教授聯合改進柔性超級電容器，能量密度性能直逼電池
未來它將會應用於生物醫學感測器、消費電子和軍事電子產品等。
近日，使用簡單的逐層塗布技術，美國和韓國的研究人員開發了一種紙質柔性超級電容器，該超級電容器具備高能量和高功率密度的極佳性能。
我們通常根據三種性質來判斷儲能裝置的優劣：能量密度、功率密度和循環穩定性。與電池相比，超級電容通常具有高功率密度，但是能量密度低，即超級電容存儲電量的能力要弱於電池，但是瞬間充放電能力要優於電池。
所以想要將電容作為儲能設備，其低能量密度是最大的限制。為了提高超級電容器的性能，韓國大學化學與生物工程系的Lee和合作者Jinhan Cho就提高超級電容器的能源密度進行研究，同時他們將保持其高功率產出。
實驗中，首先，他們將紙樣品浸入含有胺表面活性劑材料的溶液的燒杯中，其中，該表面活性劑可以將金納米顆粒粘合到紙上；接著，他們將紙浸入含有金納米顆粒的溶液中。由於紙的本質是一種纖維，且纖維是多孔的，所以表面活性劑和納米顆粒進入纖維後會很牢固的附著在上面，以此在每個纖維上形成共形塗層。
通過重複浸漬步驟，研究人員得到了一張導電紙，隨後他們在其上添加了交替層的金屬氧化物儲能材料，如氧化錳。對這一過程，Lee表示：「這基本上是一個非常簡單的過程，我們在燒杯中交替進行操作，為纖維素纖維提供了良好的保形塗層。這樣，我們就可以摺疊所得到的金屬紙而不損壞導電性。」
研究人員表明，他們的自組裝技術改進了紙張超級電容，據測試，該金屬紙張超級電容器的最大功率和能量密度分別為15.1 mW / cm2和267.3 uW / cm2，基本超過傳統紙張或紡織超級電容。
值得注意的是，此研究中，研究人員使用的是金納米顆粒，因為該材質顆粒易於使用，但他們計劃使用較便宜的金屬如銀或銅，以降低材料成本。
雖然這項研究涉及到小型紙張樣本，但是基於實際應用中解決方案的技術要求，研究人員表示完全可以使用更大的儲罐甚至噴塗技術將其放大使用。對於該技術，Lee還補充說：「我們對施塗在紙張上的塗層進行了納米級控制，如果我們增加層數，性能將繼續增加。」
接下來，研究團隊將測試柔性織物上的技術，以及開發可與超級電容器配合使用的柔性電池。
關於該技術的應用前景，喬治亞理工學院機械工程學院助理教授Seung Woo Lee表示：「這種靈活的儲能裝置為可穿戴設備和物聯網設備之間提供獨特的連接方式，未來它將會應用於生物醫學感測器、消費電子和軍事電子產品等，將柔性電容與電子設備相結合，它可以推動最先進的攜帶型電子產品的發展。」
※發布VR一體機，帶來一波軟體更新，扎克伯格要讓10億人用上VR
※Video＋董慧智：讓AI融入消費級視頻，我們打開了視頻的「黑盒子」
※斯坦福大學的這款高性價比鈉基電池，性能優於80％的鋰基電池
※阿里巴巴1000億成立達摩院，馬雲說，希望它活的比阿里更長久
TAG:鎂客網 |