由加州大學(xué)洛杉磯分校研發(fā)的新型混合超級(jí)電容器可以儲(chǔ)存大量電能，快速充電，使用周期超過10000次充放電。（來源：加州大學(xué)洛杉磯分校-加州納米系統(tǒng)研究所UCLA ）

對(duì)智能手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦和其他個(gè)人便攜式電子產(chǎn)品大幅上漲的需求，把電池技術(shù)帶到了電子研究的前沿?？v然電子設(shè)備已在大踏步地發(fā)展著，電池發(fā)展之緩慢還是阻礙了電子技術(shù)的進(jìn)步。

現(xiàn)在，加州大學(xué)洛杉磯分校加州納米系統(tǒng)研究所（CNSI）的研究人員已經(jīng)成功地把兩種納米材料結(jié)合起來發(fā)明出一種新型儲(chǔ)能介質(zhì)，該介質(zhì)結(jié)合了電池和超級(jí)電容器的突出優(yōu)勢(shì)。

超級(jí)電容器是一種可以在幾秒鐘內(nèi)而不是數(shù)小時(shí)內(nèi)完成100萬次充放電的電化學(xué)元器件。然而與電池不同的是，它們并不能儲(chǔ)存足夠的電量去運(yùn)行電腦和手機(jī)。

而新型混合超級(jí)電容器可以儲(chǔ)存大量的電能、快速充放電同時(shí)使用周期可以超過10000次充放電。CNSI的科學(xué)家們同時(shí)也發(fā)明了一種微型超級(jí)電容器，尺寸小到可以用于可穿戴設(shè)備甚至可植入設(shè)備。由于微型超級(jí)電容器的厚度只有紙張的五分之一，它可以儲(chǔ)存典型薄膜鋰電池兩倍多的電量。

這項(xiàng)工作由化學(xué)與生物化學(xué)和材料科學(xué)與工程領(lǐng)域的知名專家 Richard Kaner 教授以及博士后學(xué)者Maher El-Kady共同領(lǐng)導(dǎo)完成，相關(guān)成果已經(jīng)發(fā)表在期刊《Proceedings of the National Academy of Sciences》（美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊）上。

EI-Kady說：“ 微型超級(jí)電容器是新興的不斷發(fā)展的設(shè)備，是一種非常小巧的可充電電源，容量比之前鋰薄膜微電池高的多。”

新器件結(jié)合了激光切片石墨烯（LSG）和二氧化錳兩種材料，其中：LSG可以容納電荷，導(dǎo)電性優(yōu)異并且可以快速充放電；二氧化錳由于可以容納大量的電荷而且廉價(jià)易得目前多被應(yīng)用于堿蓄電池。新器件的制備過程中并不需要目前制備超級(jí)電容器所需要的極溫條件或者昂貴的“干燥間”。

談到應(yīng)用時(shí)Kaner說：“假設(shè)你想把電流存入膠布繃帶中以用于釋放藥物或者輔助治療時(shí)，那么微型超級(jí)電容器由于其輕薄小巧恰好可以放入繃帶中提供電流。同時(shí)你還可以給它快速充電，并且長(zhǎng)期使用。”研究者還發(fā)現(xiàn)超級(jí)電容器可以快速儲(chǔ)存白天太陽能電池產(chǎn)生的電量，并且可以一直存儲(chǔ)到晚上給LED燈整晚供電，這一性能使無電網(wǎng)接入實(shí)現(xiàn)街道照明變的可能。

“石墨-二氧化錳電容器可以存儲(chǔ)和鉛酸電池一樣多的電荷，并且可以在幾秒鐘內(nèi)充完電，儲(chǔ)存容量是主流商用超級(jí)電容器的六倍。” Kaner 說道，“這種用于制造緊湊、可靠、高能量超級(jí)電容器的可擴(kuò)展方法具有很大的實(shí)際應(yīng)用前景。將來該技術(shù)可能會(huì)大大提高個(gè)人電子設(shè)備技術(shù)，我們?yōu)榇烁械绞峙d奮。”

新材料在線編譯整理—— 翻譯：趙歡