• <table id="4yyaw"><kbd id="4yyaw"></kbd></table>
  • <td id="4yyaw"></td>
  • 發布時間:2014-08-05 15:03 原文鏈接: 柔性微型超級電容器技術衣服可以當電源

      電池可以當衣服穿嗎?乍一聽,似乎聞所未聞,不過在不久的將來,隨身攜帶電池可能就是把柔性電池織成的衣服穿在身上了。

       新加坡南洋理工大學(NTU)、中國清華大學和美國凱斯西儲大學的聯合團隊開發出一種像纖維一樣的柔性微型超級電容器,可織成衣服作為穿戴式醫療監控、通訊設備或其他小型電子產品的電源,在研發新型儲能裝置方面邁出了一大步。該研究成果已在《自然納米技術》上發布。

       電池家族添新銳“堂弟”

       這種新型設備是一種超級電容器,猶如電池家族中的“堂弟”。它囊括的石墨烯和碳納米管的互聯網絡十分緊致,其存儲的能量相比一些薄膜鋰電池更具優勢。該裝置具有保持充電和釋放能量比電池快得多的優點。這種纖維結構的雜化材料提供了巨大可接觸的表面區域,并高度導電。

       研究人員相信,這一體積的存儲容量(稱為體積能量密度)是迄今基于碳的微型超級電容器的最高值:每立方毫米6.3微瓦特小時。

       該纖維還可以十字交叉的方式織成服裝,作為在智能紡織品方面的可穿戴設備。例如,這樣的衣服可以為在家攜帶生物醫學監控儀器的病人供電,可提供信息給在醫院的醫生。織入制服像電池般的超級電容器可為顯示器或通信的晶體管提供電源。

       研究人員說,這種纖維可能是一個節省空間的電源,作為醫療植入物的“能量運送導線”,可為在家的病人或老人供電給醫療檢測設備,或者在野外為士兵使用通信設備提供電源。

       此外,研究人員還饒有興趣地測試了這些纖維的多功能應用,包括電池、太陽能電池、生物燃料電池及可靈活、穿戴式光電系統的傳感器。研究人員說:“我們已經開辟了許多可能性,未來仍然有很多事情要做。”

      魚與熊掌如何得兼

       制作這種高性能微型超級電容器的技術瓶頸是,大多數超級電容器具有高功率密度但低能量密度,意味著它們可以快速充電和大大提升電力,但不會持續很長時間。相反,電池具有高能量密度和低功率密度,意味著其可以持續很長時間,但不會快速輸送大量的能量。而電動車的微電子受益于能夠提供高功率和高能量密度的儲能裝置。這就是為什么研究人員正在開發一種可以兼顧兩方面優點的裝置。

       要繼續小型化電子產品,行內需要具有大體積能量密度的微小能量存儲設備。而與電池相比,大量的超級電容器可能有類似的能量儲存,或能量密度。但是,因為它們需要大量的可接觸的表面積儲存能量,其體積能量密度總是滯后不堪。

       魚與熊掌如何得兼?具體做法是設計混合纖維以提高體積能量密度,含有氧化過的酸性單層碳納米管、氧化石墨烯和亞乙基二胺,以促進合成和用氮給石墨烯涂層,通過柔性狹窄增強管即毛細管柱泵送,在烘箱中加熱6個小時。

       石墨烯片中,只有幾個原子厚、并且排列成一條線的碳納米管自組裝成運行纖維長度的多孔互聯網絡。如此安排提供了大量可接觸的表面積,每克混雜纖維達396平方米,用于電荷的運輸和儲存。而這些材料被緊緊地包含在毛細管柱里,以便可將其抽取出來,形成高體積能量密度。這種使用多個毛細管柱的過程,可使制造出的纖維連續不斷,并保持一貫的品質。

       經得起考驗的質地

       每日科學網日前報道稱,研究人員已經開發出一種連續生產這種彈性纖維的方式,使其能夠擴大生產以滿足各種應用。到目前為止,已經制作出50米長的纖維,具有靈活性,每立方厘米具有300法拉的高容量。

       在測試中,研究人員發現三對串聯排列的纖維具有三倍的電壓,同時可保持相同的充電/放電時間。與相同電流密度操作的單纖維相比,三對平行的纖維是在輸出電流和充電/放電時間方面具有三倍的效力。當把它們在兩個電極之間集成多個成對的纖維,其存儲電能的能力即電容,可根據所使用纖維的數量呈線性增加。

       使用聚乙烯醇/磷酸凝膠作為電解質,固態微型超級電容器由一對光纖制造可提供每立方毫米6.3微瓦小時的體積密度,可與4伏特500微安小時的薄膜鋰電池媲美。纖維超級電容器表現出超高能量密度值,同時保持了高功率密度和循環穩定性。

       研究人員說:“我們測試了這種光纖設備上萬次的充電/放電周期,其保留了原有的性能約93%,而傳統的充電電池壽命小于千次周期。”

       該小組還測試了這個設備的柔性能量存儲,對其不斷進行恒定的機械應力,最后對其性能的評價是:纖維超級電容器可持續無性能損失地工作,甚至在彎曲數百次之后,它們仍能保持靈活性,并在結構上長度保持一致。

       目前,研究人員正在降低成本以大批量生產這種纖維,旨在促使這種高性能的微型超級電容器商業化。

    相關文章

    低溫鋰離子電容器電解液研究獲進展

    鋰離子電容器在低溫高功率儲能方面具有應用潛力。低溫下,傳統碳酸酯基電解液中的鋰離子溶劑化效應強,脫溶劑化效應慢,導致電極界面電荷轉移動力學滯后、儲能反應匹配性變差,制約器件能量輸出和倍率性能。因此,亟......

    深度參與動力電池國際標準化貢獻產業發展中國力量

    作為全球動力電池產業大國,近期,我國依托產業實踐,在國際標準化組織(ISO)、國際電工委員會(IEC)等國際組織框架下,積極推進動力電池熱管理、退役電池回收利用等重點領域國際標準研制,為全球動力電池產......

    讓電解液“主動適應”電池工作狀態

    隨著無人機、機器人、深空探測等新興應用場景的發展,人們對電池的質量、能量密度和續航能力提出了更高要求。金屬鋰,憑借極高的理論比容量被認為是下一代高比能電池負極材料的重要方向。理論上,以鋰為負極的鋰金屬......

    “第三代麒麟電池”狂奔背后:精微守護電池安全的“關鍵防線”

    近日,新能源圈被寧德時代的“第三代麒麟電池”引爆。第三代麒麟電池以280Wh/kg的能量密度,不僅讓續航突破1000公里大關,更將10C超充變為現實——6分鐘閃充,補能效率直逼燃油車。然而,在這場關于......

    探究電池掉電的秘密—EDX揭開過渡金屬溶出的真相

    導讀您的手機電量是否“掉”得越來越快?新能源汽車的續航為何會“偷偷”縮水?這背后,不僅僅是電池老化那么簡單,更隱藏著一個電化學世界里關鍵的“容量殺手”——過渡金屬溶出。本文中,我們借助島津的EDX技術......

    多種顯微+光譜技術,助力嫦娥六號月壤樣品新發現!

    嫦娥六號月球樣品中首次發現天然單壁碳納米管與石墨碳記者1月20日從國家航天局獲悉,吉林大學科研團隊近日通過對嫦娥六號月壤樣品的系統分析,在國際上首次發現并確認了天然形成的單壁碳納米管和石墨碳,揭示了月......

    新型厚電極提升電池輸出功率約75%

    韓國蔚山科學技術院科學家研發出一種新型厚電極,突破了傳統電池設計中的“高容量低功率”瓶頸。與常規電極相比,新電極在保持高能量密度的同時,將電池的輸出功率提升了約75%。相關成果發表于新一期《先進能源材......

    我科學家破譯鋅溴液流電池長壽命“密碼”

    記者21日從中國科學院大連化學物理研究所獲悉,該所研究員李先鋒團隊在溴基多電子轉移液流電池新體系研究方面取得新進展。團隊成功開發出一種新型溴基兩電子轉移反應體系,實現了長壽命鋅溴液流電池的概念驗證及系......

    高熵鐵電多層陶瓷電容器研究取得進展

    高性能介質電容器在現代脈沖功率器件中發揮著關鍵作用。然而,能量存儲能力低是脈沖器件小型化與集成化趨勢面臨的主要障礙之一,現有基于鈣鈦礦基材料體系的多層陶瓷電容器,面臨材料設計和器件性能提升的瓶頸。針對......

    天津大學等國內外科研單位篩選出新型高性能電池材料

    在能源存儲技術快速發展的今天,鋰離子電池和鈉離子電池因其卓越的性能被廣泛應用于便攜式電子設備、電動汽車和大規模儲能系統中。但傳統電池材料在電池能存多少電、充電有多快、反復充電能使用多久等方面都遇到了難......

  • <table id="4yyaw"><kbd id="4yyaw"></kbd></table>
  • <td id="4yyaw"></td>
  • 调性视频