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施工工艺

金属化纸张能被制成柔性、可折叠的超级电容器

  假如电池是能量贮存世界的马拉松跑者,那么超级电容器则可被比方成短跑运动员:超级电容器更实用于短期储存高能量的应用中,但长期来说电池是更好的选择。现在来自佐治亚理工大学和韩国大学的工程师们开发出了一种新的超级电容器,旨在使其能以更长的时间存储更多的能量。这种超级电容器是由金属化的纸张制成的。

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  电池具有高能量密度但低功率密度的特色,这意味着它们可以长时间地储存能量。超级电容器同时具备相反的问题:它们可以马上提供超大电流的电力,但是其具有低能量密度的缺陷。研究人员想要开发一种在能量密度和功率密度之间获得恰当均衡的超级电容器。

  为此,团队开发了一个相对简略的过程来制作这样的装备。首先,将一张纸浸入含有胺表面活性剂材料的溶液中,然后将其浸入布满金纳米颗粒的溶液中。表面活性剂可赞助黄金进入纸张中的纤维并粘在那里。

  接下来,科学家们使用相同的办法来增添金属氧化物材料层,包含氧化锰。最后,金层导电并且金属氧化物层存储它,使得超导体不仅拥有高能量密度和功率密度,而且能够在不损失这些能量的情形下折叠和切割。

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  该研究的共同作者Seung Woo Lee表示:“这根本上是一个非常简单的过程。我们在交替烧杯中进行的逐层工艺在纤维素纤维上提供了良好的保形涂层,我们可以折叠所得到的金属化纸张,并且可以弯曲而不破坏导电性,我们对涂层进行纳米级掌握以适用于纸张,如果增加层数,性能将连续增长,这些均以一般纸为基础。”

  金属化纸张超级电容器的功率密度为15.1 mW/cm

  2,能量密度为267.3 uW/cm

  2,研究职员表现,它是最高性能的纺织超级电容器。“对我们可以生产的样品的尺寸应该没有限制,”Lee说,“我们只需要树立最佳的层厚度,供给良好的导电性,同时最大限度地减少纳米粒子的使用,以优化本钱与性能之间的衡量。

 

 

  接下来,团队方案尝试使用织物作为基本资料,并终极应用相同的过程开发电池。

  Lee表示:“这种灵巧的储能装置可以为穿着式设备和互联网之间的衔接提供奇特的机会。我们可以支持最先进的便携式电子产品的研发,我们还有机遇将这种超级电容器与可能为生物医学传感器,消费电子和军事电子产品以及相似应用提供动力的能量收集设备相联合。”

  该研究结果发表在《天然通信》杂志上。

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