美國研究出新型電池能在幾秒內給手機充滿電

2021-06-16 10:28:08 字數 1197 閱讀 3747

用***燒錄機製成的微型超級電容

美國研究人員近日公布了他們研製的一種新型電池,這種電池能在幾秒內給手機,甚至是汽車充滿電。

這種名叫微型石墨烯超級電容器的裝置的充電或者是放電速度比常規電池快100倍到1000倍。這種利用單原子層碳製成的電池很容易生產,也很容易與電子產品結合到一起,甚至有可能促使更小的手機誕生。該科研組表示,他們的新突破不僅將會導致充電更快的手機和汽車誕生,而且也會催生更小的電子產品。加州大學洛杉磯分校亨利·薩繆理工程和應用科學學院的材料科學教授理查德·卡納說:「儲能裝置與電路相結合具有很大挑戰,它經常會對整個系統的小型化產生很大限制。」

研究人員為了研製這種新的微型超級電容器,他們採用兩維碳片,即石墨烯,它在第三維只有單原子那麼厚。該科研組還發現一種能夠輕鬆生產這種電池的方法,即採用標準***燒錄機。研究員艾爾·卡迪說:「製造微型超級電容器的傳統方法涉及到勞動密集型光刻技術,事實證明,這種方法很難製造出符合成本效益的裝置,因此它大大限制了它們的商業應用。而我們採用消費檔次的光雕刻錄,用比傳統裝置低很多的成本大面積生產石墨烯微型超級電容器。採用這項技術後,我們能用便宜材料,在不到30分鐘的時間裡,在乙個單一的光碟上生產超過100個微型超級電容器。」

為了產生乙個高效超級電容器電池,研究人員需要分開安裝兩個電極,以便讓它們中間的可用表面積達到最大化。這麼做會導致超級電容器儲存更多電荷。以前的設計把一層層石墨烯堆疊在一起,當做電極,這就如同三明治上的麵包片。然而,這種做法在電子電路上並不起作用。在新設計中,研究人員以相互交叉的形式,把電極併排安裝,這與相互交叉的手指類似。這麼做有助於擴大兩個電極的可用表面積,並減少電解液裡的離子需要傳播的路線。因此新型超級電容器具備比堆疊對比物更強的充電能力和速度效能。研究人員表示,人們甚至可以在家製作這種東西。

理查德·卡納說,對於超級電容器來說,它再「快」也不過是數量上的公升級,「小」才是其最大價值。他表示:「一直以來,電子產品的微型化、小型化,常常會遭遇儲能系統方面的阻礙。過大的電池體積,拖累了整個產品的靈活小巧。」而新型超級電容器不但擁有較小的體積,且可以輕易整合到其他配件當中。

艾爾·卡迪說:「這種方法非常簡單、成本低效率高,而且能在家中生產。我們只需乙個***燒錄機和分散在水裡的氧化石墨,這種材料能以很低的**在市場上買到。」該科研組表示,現在他們希望能與電子產品生產商合作。卡納說:「目前我們正在尋找商業合夥人,幫助我們大量生產我們的石墨烯微型超級電容器。」

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