跟電池說再見 手機外殼變身混合式超級電容器

時間:2014-07-03 10:21來源:cbcu 作者:日 光
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　　跟你的手機電池和充電器說聲再見吧！一種新的結(jié)構(gòu)材料可以將移動終端的整個外殼變成一個混合式超級電容器/電池，從而取代傳統(tǒng)的電池。
　　位于美國田納西州的范德堡大學(Vanderbilt University)納米材料與能源裝置實驗室的研究人員們最近設計出一種新的混合材料，它結(jié)合了超級電容器和電池的優(yōu)點，十分適于做成這類移動終端的外殼。雖然目前這種材料的能量密度仍低于鋰離子電池，但更大尺寸的外殼足以彌補能量的不足，而且它還騰出了傳統(tǒng)電池占用的空間。
　　范德堡大學教授Cary Pint透露他與該校博士候選人Andrew Westover目前正進行的這項研究，“我們的研究團隊正致力于開發(fā)混合式“電容器－電池”，其表現(xiàn)就像電容器一樣，能夠像超級電容器那樣保持超長的充放電生命周期，而且還能儲存以及提供幾乎相當于目前鋰離子電池的能量。”
　　Pint希望這種混合式超級電容器材料可被制造于所有類型的建筑計劃結(jié)構(gòu)中從房屋的外墻和側(cè)板墻到飛機的底盤。“研究這種技術(shù)的主要目的之一是希望開發(fā)出能夠整合于房屋中的儲能材料，從而提高屋頂太陽能電池的經(jīng)濟價值，并實現(xiàn)分布式電網(wǎng)系統(tǒng)。”
　　在Pint的原型中，電極是以硅晶圓制造的。晶圓的一邊采用化學制程處理，內(nèi)面覆蓋著納米級孔洞。然后在孔洞中沈積超薄的碳層類似石墨烯。如同電池中的電解液一樣，保留帶電離子的聚合物層接著在滲漏進孔洞之處形成兩個晶圓/電極之間的夾層。在聚合體冷卻和固化后，整個雙晶圓結(jié)構(gòu)就會變得異常穩(wěn)定，能夠有效地防止脫層，Pint指出。
　　透過這種方法做成的超級電容器幾分鐘就可能充飽電電池則要幾個小時才能充飽而且可以承受每平方英寸高達44磅的應力和壓力以及超過80g的振動加速度。雖然展示用的超級電容器是用硅晶打造的，但研究人員計劃進一步改善其承載復合材料技術(shù)，以適合更具強韌性的應用。具體措施是利用輕量級的多孔金屬(如鋁)代替嵌入納米管的碳復合材料。


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