據美國物理學(xué)家組織網近日報道,美國科研人員製(zhì)成了一種新型超(chāo)級電容(DLC),隻需(xū)不到1毫秒的時間即可完成充電,並在交流電路的(de)測試(shì)中獲(huò)得了成(chéng)功。相關論(lùn)文發(fā)表在(zài)近期出版的《科學》雜誌上。
超級電容也(yě)稱雙電層電容器,是一種新(xīn)型儲能裝(zhuāng)置,能在幾秒鍾內完成充電,此外還具有容(róng)量大(dà)、功率高、使(shǐ)用壽命長、經濟環保等特(tè)點,在數碼相機、掌上電腦、新能源汽(qì)車等領域都有著廣泛(fàn)的應用價值。
超級電容主要通過導體的表麵來存(cún)儲電荷,因此用於存儲電荷的麵積越大、分離出的電荷越密集,其(qí)電容量(liàng)越大。目前超級電容大多采用多孔化活性炭結構來擴大儲能麵積,這種龐大的(de)表麵積再加上非常小的電荷分離距離,使(shǐ)其與普通電容相(xiàng)比儲能容量更大,與電池(chí)相(xiàng)比能量傳遞速度更快(kuài)。但就某些設備(bèi)而言(yán),這區區幾秒的充電時間仍(réng)然顯得有些長。
由美國JME公司(位於俄亥俄州謝克海茨市的一家電容(róng)公司)總裁約(yuē)翰?米勒(lè)所帶領的一個研究團隊,對超級電容的結構和電極進行了新的設(shè)計,使其充電的時間縮短到了200微秒(人類每次眨眼的時間約為0.2秒?0.4秒,即20萬微秒?40萬微秒)。新的電極由美國維吉尼亞州威廉瑪(mǎ)麗學(xué)院(yuàn)的羅(luó)恩?奧特洛設計。整體由一組與底座垂直的石墨烯基片構(gòu)成:石墨烯基片隻有一個原子(zǐ)厚,由等離子體化學(xué)沉積而成;其基座由10納米(mǐ)厚的石墨製成。米勒形象地稱其為“一組(zǔ)600納(nà)米高(gāo)的土豆片並排站在一起”。實驗顯示(shì),與原(yuán)先的多孔(kǒng)化活性炭結構(gòu)製成的超級(jí)電(diàn)容相比,新電容效(xiào)率更高,能在更短的時間內完成充電。
據米勒的研究小(xiǎo)組稱,這種新型超(chāo)級電容不但能夠取代比其大6倍的傳統(tǒng)電容以騰出更多(duō)的空間,還能更好地平抑電路中的電壓波動。此外,該電(diàn)容還在一個交流整流(liú)濾(lǜ)波電路的測試中獲得了成功,而先前由(yóu)於多孔(kǒng)化活性炭電阻率明顯大於金屬,超級電容曾一度被認(rèn)為不能用於交(jiāo)流電路。
羅恩?奧特洛說,下一步他們還將設法使石墨烯薄(báo)片更長更平行(háng),以(yǐ)在最大電容量和離子流最小束縛中找到一個平衡點,使超級電(diàn)容發揮出更好的(de)性能(néng)。而隨著重量和尺寸逐(zhú)漸縮(suō)小,超級電容還將在航(háng)空、航天(tiān)、軍事等更多領域獲(huò)得應用。
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更多>2018-10-12