超级电容器图形
研究人员用锡掺杂氧化钴,以产生更有效的电极,用于超级电容器。该显微图像显示了石墨烯薄膜上的新材料。(礼貌贾朱/宾州)

可持续的强大的微型超级电容器可能在地平线上。到目前为止,这些高容量的快速充电能量存储装置受到它们电极的组成的限制。现在,研究人员开发了更好的材料,以提高连接,同时保持可回收性和低成本。

虽然超级电容器是一种非常强大的能量密度的设备,凭借快速充电率,与典型的电池相比,宾夕法尼亚州(大学公园,PA)的研究人员希望能够更快地为其充电并实现真正的高位保留周期。

研究人员探讨了微超级电容器中的连接,它们在他们的研究中使用了对小型,可穿戴传感器的研究,以监测生命的迹象。氧化钴,具有从理性高容量能力的高容量能够快速传递能量电荷的氧化物,通常构成电极。然而,与氧化钴混合以使电极混合的材料可以使电极差,导致比理论上更低的能量能力。

研究人员从原子库中耗尽了材料的模拟,看看是否添加另一种材料,通过提供额外的电子在最小化或完全去除的负面影响的同时可以扩增作为电极的所需特性。它们建模了各种材料种类和水平,以了解它们将如何与氧化钴相互作用。虽然它们筛选了许多可能的材料,但他们发现许多可能的工作太昂贵或毒性,因此它们选择了锡,其广泛可用,并且对环境无害。

在他们的模拟中,研究人员发现,通过将锡部分替代为一些钴,并将材料与市售的石墨烯膜结合到市售的石墨烯薄膜 - 一种单个原子厚物质,其支持电子材料而不改变其性质 - 它们可以制造它们所谓的低成本,易于开发的电极。

一旦模拟完成,中国的一个团队就会进行实验,表明可以实现模拟。

接下来,研究人员计划使用自己的石墨烯薄膜版本 - 一种通过部分切割而产生的多孔泡沫,然后用激光器破坏材料 - 制造柔性电容器以允许容易和快速的导电性。

“超级电容器是一个关键组成部分,但我们也有兴趣与其他机制相结合,作为能源收割机和传感器,”华美“拉里”程教授说。“我们的目标是将很多功能放入简单的自动设备。”

来源