[IntelligentThings]新设备将电池和超级电容器的优势相结合

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容量更大，充电更快？

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加州大学洛杉矶分校加州纳米系统研究所的科学家们开发了一个新的设备，他结合了高能量密度电池和快速充放电比率的超级电容。这个混合超级电容据报道有商用超级电容的六倍能量密度，并且和铅酸电池每单位体积的能量相当。

电池可以在一个小而轻的包装里面存储很多能量，但是他们不能很快的充放电或者持续很长时间像超级电容一样。一个单一的设备结合了这些积极的属性，可以改变今天整个技术世界，朝着更轻的方向前进，简洁的手机和电力汽车可以在几秒钟完成充电而不是几个小时。

Richard Kaner教授和Maher El-Kady博士通过创造了高效能的超级电容，朝这个方向上迈出了重要的一步。像其他的电容一样，他们的设备可以迅速的完成充放电，并且可以持续超过一万个再充电周期。但是，根据科学家们的报道，他们的发明比传统超级电容存储多六倍能量，拥有一个典型的薄膜锂电池两倍电量，而厚度只有一张纸的五分之一。

这种设备可以存储的能量取决于电解质和两个电极之间的接触面积。接触面积越大，越多的能量可以被存储。以前的混合动力超级电容使用可渗透的电极结构来最大化这块区域，但是其空简单化的过大，所以这样太少，表现的作用就相对少。

Kaner and El-Kady 使用二氧化锰（一种碱锰电池上所用的原料）作为电极，但是增加了特殊的三维激光线形的石墨烯结构。关键地，这种石墨烯结构是为高导电性，多孔性，和表面面积而特制的，允许设备每单位体积和质量包更多的能量。

‘尽管我们的电极很纤细(约15微米)，他们能够比100-200微米厚的商用超级电池的存储更多的电量，主要是因为我们的混合动力LSG/二氧化锰电极是能源非常密集的'El-Kady告诉Gizmag。

根据研究者，超级电容可以达到更大的能量密度42 Wh/l，相对于7Wh/l现有的能量密度水平的碳基超级电容器。他们的设备还提供能用密度10KW/I左右，100倍于铅酸蓄电池并且更高的商业超级电容的最终性能。

”LSG-二氧化锰电容可以和铅酸电池一样的电量，可以几秒钟内充满电，并且存储差不多六倍于最先进的商用超级电容器的容量，” Kaner说。

超级电容通常堆在一起，彼此打包成为一个单元，但是研究者发现已经能够利用设备的薄度来集成一个太阳能电池阵列。这个应用被发现超级电容可以存储太阳能电池白天的电量，天黑之前都在充电，通宵的打开LED。

这就仅仅是这一技术很多潜在用途中的一个。

“让我们说你想要少量的电流，来为胶布绷带的药物释放或辅助治疗技术。” Kaner说 “微小的超能量电容很薄，你可以把它放进绷带来提供电流。你还可以快速充电然后使用很长时间。”

Kaner告诉我们他们的团队现在正在开发使用这些电极来大规模的制造混合动力超级电容。

[文章来源于Gizmag，IntelligentThings编译。]