新型混合超级电容:超高能量密度 超快充放电速率

加大洛杉矶分校(UCLA)加州纳米技术研究院的科学团队开发出了一种新型混合超级电容:具备高能量密度电池组以及快速充放电的特性。相较目前的市售超级 电容,混合超级电容能量密度高达前者六倍,单位体积的电量与铅酸电池相当甚至更高,但却具备电池组没有的高充放电速率。

    具备这所有优良特性的混合超级电容或许可以 改善目前的电池技术现状,应用于轻便紧凑型的电子设备,电动车辆,在数秒内实现高速充放电,并拥有与电池组类似的储备电量。

 

 

高性能混合超级电容项目由Richard Kaner教授及Maher El-Kady博士领导,同其他超级电容一样可以迅速实现充放电,拥有超过1万次的充放电循环寿命。但存储电能的密度可以达到普通超级电容的六倍,1/5纸张厚度的混合超级电容能够存储2倍于同体积的薄膜式锂电池电量。超级电容存储电量的强度取决于设备电极之间的电解质(液)的接触面积,接触面积越大存储密度越高。早期的混合超级电容采用多孔结构来最大化接触面积,但是由于孔间间隙过大,导致性能效率大大降低。在Kaner教授和El-Kady博士的带领下,研究团队采用了二氧化锰电极来改进,并采用了特殊的3D激光蚀刻石墨烯(LSG)材料,这种石墨烯结构具备高导电性,孔隙率以及表面积最大化设计,使得能量密度大大提高。

“电极非常薄(约15微米),但这种LSG/二氧化锰电极电容结构能够存储比100-200微米厚的市售超级电容多得多的电荷,具备高得多的能量密度”El-Kady博士如此说道。据团队声称,新型混合超级电容能量密度能够达到42Wh/L,而市售的超级电容则为7Wh/L,电量密度可以达到10 kW/L,团队正在进一步研制如何大规模生产混合超级电容。

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