據美國物理學家組織網近日報道，萊斯大學研究人員發明了一種以納米管為基礎的固態超級電容器。它有望集高能電池和快速充電電容器的最佳性質于一個裝置中，以適合極限環境下使用。相關研究成果發表在《碳雜志》上。
雙電層電容器（EDLCs）一般被稱為超級電容器，擁有比電池等用于調節流量或供應電力的快速突發的標準電容器多幾百倍的能量，同時還有快速充電和放電的能力。但是基于液態或凝膠電解質的傳統EDLCs，在過熱或過冷的狀況下會發生故障。萊斯團隊研發的超級電容器利用一種氧化物電介質的固態納米級表層取代電解質，避免了這一問題。
超大電容的關鍵是讓電子的棲息地有更多的表面面積，而在地球上沒有任何東西比碳納米管在這方面的潛能優勢更大。當投入運用時，納米管會自組裝成密集、對齊的結構。當被轉化為自足的超級電容器后，每個納米管束的長度都比寬度多500倍，而一個小芯片可能有上千萬個納米束。
萊斯團隊首先為這個新裝置培植了大量由15毫微米到20毫微米的納米束單壁碳納米管組成的長達50微米的陣列。這個陣列繼而會被轉化為一個銅電極，該銅電極的涂層由金和鈦組成，這能助其提高附著力和電穩定性。為提高導電性能，納米管束（原電極）會摻雜硫酸，然后會被通過原子層沉積（ALD）的方法，涂上一層氧化鋁（介電層）和摻雜了鋁的氧化鋅（反電極）的薄膜。
這種儲能器適用范圍廣，小至納米電路的芯片、大到整個發電廠，都能從中獲益。研究人員卡里·品特稱，沒有人采用這么大縱橫比的材質和類似ALD的方法組建過這一裝置。“這種超級電容器能在高頻循環下擁有電荷，并能自然地整合到材料中。”
萊斯實驗室的化學家羅伯特·豪格稱，這種新的超級電容器具有穩定性和擴展性。“所有的能量儲存器的固態方案都將會密切整合到很多裝置中，包括柔性顯示器、生物植入物、多種傳感器和其他電子裝置。它們都能從快速充電和放電中獲益。”
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......
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......
科技日報北京5月28日電 （記者張夢然）想象一下，如果你沒電的筆記本電腦或手機可在1分鐘內充滿電，電動汽車可在10分鐘內充滿電，那該多方便！美國科羅拉多大學博爾德分校研究人員在新一期《美國國......
科技日報北京5月28日電 （記者張夢然）想象一下，如果你沒電的筆記本電腦或手機可在1分鐘內充滿電，電動汽車可在10分鐘內充滿電，那該多方便！美國科羅拉多大學博爾德分校研究人員在新一期《美國國......
近日，中國科學院大連化學物理研究所催化基礎國家重點實驗室二維材料化學與能源應用研究組研究員吳忠帥團隊與中國石油大學（華東）教授吳明鉑團隊合作，在3D打印石墨烯微型超級電容器研究方面取得進展，開發出適用......
金屬薄膜、納米片、納米線等低維金屬可同時呈現良好的彈性、強度、塑性等機械性能和功能性能（光、熱、磁、電和催化等），是構建微納米器件的重要候選材料。然而，相比于陶瓷、半導體等材料，大部分金屬材料易因氧化......
金屬薄膜、納米片、納米線等低維金屬可同時呈現良好的彈性、強度、塑性等機械性能和功能性能（光、熱、磁、電和催化等），是構建微納米器件的重要候選材料。然而，相比于陶瓷、半導體等材料，大部分金屬材料易因氧化......
美國約翰斯·霍普金斯大學（JHU）研究人員設計出由最小納米管組成的無泄漏管道，可自我組裝和自我修復，且可將自己連接到不同的生物結構，這是創建納米管網絡的重要一步，該網絡將來有望用于向人體中的靶細胞提供......
美國約翰斯·霍普金斯大學（JHU）研究人員設計出由最小納米管組成的無泄漏管道，可自我組裝和自我修復，且可將自己連接到不同的生物結構，這是創建納米管網絡的重要一步，該網絡將來有望用于向人體中的靶細胞提供......
美國科學家在最新一期《科學》雜志上發表論文指出，他們利用DNA精確修改碳納米管晶格，使晶格可以按需精確組裝并按預期發揮作用，從而克服了室溫超導體研制過程中此前被認為幾乎無法逾越的障礙，有望催生出能徹底......
