萊斯大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種固態(tài)微型超級電容器，他們稱其可與可用于能量存儲和輸送的最佳超級電容器相媲美。該設(shè)備不是電池，而是隨著技術(shù)的進(jìn)步變得與電池相似。傳統(tǒng)電容器儲存能量并快速釋放能量（如在相機(jī)閃光燈中），不像普通鋰離子電池需要很長時間才能根據(jù)需要充電和釋放能量。

Rice 集團(tuán)開發(fā)的微型超級電容器充電速度比電池快 50 倍，放電速度比傳統(tǒng)電容器慢，并且在存儲能量和輸出功率方面與商用超級電容器相匹配。

這些器件是通過在室溫空氣中用商用激光將電極圖案燒成塑料片來制造的，消除了限制微型超級電容器廣泛應(yīng)用的復(fù)雜制造條件。研究人員看到了一條通向具有成本效益的卷對卷制造的道路。

與需要幾個光刻步驟的超級電容器不同，這些微型超級電容器是通過燃燒圖案、添加電解質(zhì)和覆蓋設(shè)備在幾分鐘內(nèi)制成的。研究人員表示，電容和能量密度可與商用薄膜電池相媲美，并提供比電池高兩個數(shù)量級的功率密度，同時顯示出長壽命和機(jī)械穩(wěn)定性。

通過燃燒圖案、添加電解質(zhì)并覆蓋它們，可以在幾分鐘內(nèi)制成微型超級電容器。

它們的能量密度歸因于激光誘導(dǎo)石墨烯 (LIG) 的性質(zhì)。該研究小組去年發(fā)現(xiàn)，用激光加熱商業(yè)聚酰亞胺塑料板會燒掉除頂層碳以外的所有物質(zhì)，留下一種石墨烯。但是，激光在聚酰亞胺上留下了海綿狀的石墨烯薄片陣列，而不是一片平坦的六邊形原子環(huán)，具有高表面積。

用激光加熱商業(yè)聚酰亞胺塑料片會燃燒除頂層的碳以外的所有物質(zhì)，留下一種石墨烯。

研究人員通過電沉積用二氧化錳、羥基氧化鐵或聚苯胺處理他們的 LIG 圖案，并將所得的復(fù)合材料轉(zhuǎn)化為正極和負(fù)極。然后可以將復(fù)合材料制成固態(tài)微型超級電容器，而無需集電器、粘合劑或隔板。

超級電容器將完全取代電池的那一天即將到來，因?yàn)閮δ芟到y(tǒng)將在幾分鐘而不是幾小時內(nèi)充電。萊斯大學(xué)的研究人員還沒有完全到達(dá)那里，但已經(jīng)接近了。另一個有趣的點(diǎn)是這些微型超級電容器只是塑料的。

審核編輯 黃昊宇