科学家们提出了一种创建柔性超级电容器的方法，该电容器可以在几秒钟内为智能手机充满电

来自中佛罗里达大学纳米技术中心（UCF）的一组科学家开发了一种新的方法来制造柔性超级电容器。它们积聚了更多的能量，可以承受超过3万次充电循环而不会造成损坏。制造纳米电容器的新方法可以成为智能手机和电动汽车生产中的革命性技术。

创作者确信：如果用新的纳米电容器替换普通电池，那么任何智能手机都将在几秒钟内充满电。所有者可能不会每隔几个小时就对智能手机充电的位置进行思考：该设备将在一周内不放电。

每个智能手机用户都面临着一个无法解决的问题：购买后约18个月，平均电池电量持续消耗的时间越来越少，然后最终退化。为了解决这个问题，科学家正在探索纳米材料改善超级电容器的潜力。从长远来看，它们可能会支持甚至更换电子设备中的电池。这是很难实现的：对于一个电离电阻来说，它携带的能量与锂离子电池一样多，它的容量必须大大超过普通电池。

UCF团队对最近发现的具有几个原子厚度的二维材料进行了实验-过渡金属二卤化物（TMD）薄膜。其他科学家曾尝试与石墨烯和其他二维材料，但不能说这些尝试是相当成功的。

过渡材料的二维二卤化物由于具有分层结构和较大的表面积，因此是电容超级电容器的有前途的材料。先前将TMD与其他纳米材料整合的实验改善了前者的电化学特性。但是，这样的混合动力车不能承受足够数量的充电循环。这是由于违反了彼此连接处的材料的结构完整性和随机装配。

所有以某种方式尝试改进现有技术的科学家都问自己一个问题：“如何将二维材料与现有系统结合起来？”。然后，UCF小组开发了一种简单的化学合成方法，该方法可以成功地将现有材料与二维金属二卤化金属结合。研究的主要作者埃里克·荣格说。

荣格（Jung）的团队开发了超级电容器，该超级电容器由数百万条涂有过渡金属二卤化物的纳米线组成。高导电性的磁芯可提供快速的电子传输，以实现快速的充电和放电。二维材料的均匀外壳具有高能量强度和比功率的特点。

科学家们确信，二维材料为储能元件开辟了广阔的前景。但是，直到UCF研究人员提出一种组合材料的方法，才有可能实现这种潜力。 Nitin Chudhari博士说：“我们为小型电子设备设计的材料，在能量密度，功率密度和循环稳定性方面已经超过了世界范围内的常规技术。”

循环稳定性决定了电池在开始退化之前可以充电，放电和再充电的次数。现代锂离子电池可以充电约1.5千次，而不会造成重大故障。新开发的超级电容器原型可以承受数千次这样的循环。二维外壳离子电阻器即使充电3万次也不会降解。现在，Jung和他的团队正在为一种新方法申请专利。

纳米电容器可用于智能手机，电动汽车，实际上，也可用于任何电子设备。它们可以帮助制造商利用功率和速度的突然变化。由于电离电阻器非常灵活，因此适用于可穿戴电子设备和技术。

尽管有新型超级电容器的所有优点，但开发尚未准备就绪，无法实现商业化。然而，这项研究可能是高科技发展的另一个重要动力。

科学工作发表在ACS Nano杂志上2016年10月12日
DOI：10.1021 / acsnano.6b06111

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN399295/