美國(guó)研究人員近日公布了他們研制的一種新型電池，這種電池能在幾秒內(nèi)給手機(jī)，甚至是汽車(chē)充滿(mǎn)電。
用DVD刻錄機(jī)制成的微型超級(jí)電容
這種名叫微型石墨烯超級(jí)電容器的裝置的充電或者是放電速度比常規(guī)電池快100倍到1000倍。這種利用單原子層碳制成的電池很容易生產(chǎn)，也很容易與電子產(chǎn)品結(jié)合到一起，甚至有可能促使更小的手機(jī)誕生。該科研組表示，他們的新突破不僅將會(huì)導(dǎo)致充電更快的手機(jī)和汽車(chē)誕生，而且也會(huì)催生更小的電子產(chǎn)品。加州大學(xué)洛杉磯分校亨利?薩繆理工程和應(yīng)用科學(xué)學(xué)院的材料科學(xué)教授理查德?卡納說(shuō)：“儲(chǔ)能設(shè)備與電路相結(jié)合具有很大挑戰(zhàn)，它經(jīng)常會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的小型化產(chǎn)生很大限制。”
研究人員為了研制這種新的微型超級(jí)電容器，他們采用兩維碳片，即石墨烯，它在第三維只有單原子那么厚。該科研組還發(fā)現(xiàn)一種能夠輕松生產(chǎn)這種電池的方法，即采用標(biāo)準(zhǔn)DVD刻錄機(jī)。研究員艾爾?卡迪說(shuō)：“制造微型超級(jí)電容器的傳統(tǒng)方法涉及到勞動(dòng)密集型光刻技術(shù)，事實(shí)證明，這種方法很難制造出符合成本效益的裝置，因此它大大限制了它們的商業(yè)應(yīng)用。而我們采用消費(fèi)檔次的光雕刻錄，用比傳統(tǒng)裝置低很多的成本大面積生產(chǎn)石墨烯微型超級(jí)電容器。采用這項(xiàng)技術(shù)后，我們能用便宜材料，在不到30分鐘的時(shí)間里，在一個(gè)單一的光盤(pán)上生產(chǎn)超過(guò)100個(gè)微型超級(jí)電容器。”
為了產(chǎn)生一個(gè)高效超級(jí)電容器電池，研究人員需要分開(kāi)安裝兩個(gè)電極，以便讓它們中間的可用表面積達(dá)到最大化。這么做會(huì)導(dǎo)致超級(jí)電容器儲(chǔ)存更多電荷。以前的設(shè)計(jì)把一層層石墨烯堆疊在一起，當(dāng)做電極，這就如同三明治上的面包片。然而，這種做法在電子電路上并不起作用。在新設(shè)計(jì)中，研究人員以相互交叉的形式，把電極并排安裝，這與相互交叉的手指類(lèi)似。這么做有助于擴(kuò)大兩個(gè)電極的可用表面積，并減少電解液里的離子需要傳播的路線(xiàn)。因此新型超級(jí)電容器具備比堆疊對(duì)比物更強(qiáng)的充電能力和速度性能。研究人員表示，人們甚至可以在家制作這種東西。
艾爾?卡迪說(shuō)：“這種方法非常簡(jiǎn)單、成本低效率高，而且能在家中生產(chǎn)。我們只需一個(gè)DVD刻錄機(jī)和分散在水里的氧化石墨，這種材料能以很低的價(jià)格在市場(chǎng)上買(mǎi)到。”該科研組表示，現(xiàn)在他們希望能與電子產(chǎn)品生產(chǎn)商合作。卡納說(shuō)：“目前我們正在尋找商業(yè)合伙人，幫助我們大量生產(chǎn)我們的石墨烯微型超級(jí)電容器。”
理查德?卡納說(shuō)，對(duì)于超級(jí)電容器來(lái)說(shuō)，它再“快”也不過(guò)是數(shù)量上的升級(jí)，“小”才是其最大價(jià)值。他表示：“一直以來(lái)，電子產(chǎn)品的微型化、小型化，常常會(huì)遭遇儲(chǔ)能系統(tǒng)方面的阻礙。過(guò)大的電池體積，拖累了整個(gè)產(chǎn)品的靈活小巧。”而新型超級(jí)電容器不但擁有較小的體積，且可以輕易整合到其他配件當(dāng)中。
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