【結構的超級電容器承擔負載】

明道

【結構的超級電容器承擔負載】

 

 

應力和擠壓： 新的超級電容器結構設計

在巨大的壓力和振動下工作的固體電容器已被來自美國的研究者開發出來。

不同于傳統的超級電容器，新的設計並不分層壓力，並可能導致各種實際應用中，從更高效的設備到可再生能源存儲。

不像電池 — — 它們致力於通過化學反應 — — 超級電容器中的帶電離子，多孔電極表面組裝形式儲存能量。

超級電容器也有很多的好處： 他們可以充電和放電在幾分鐘內 — — 不像電池，花個小時 — — 並有多長的壽命，持久的數以百萬計的週期，而不是數千人。

他們的缺點，然而，他們減少的存儲容量 — — 來容納給定的電荷，大多數超級電容器需要多大和重比等效的鋰離子電池。

重量級的存儲

一個想法，要克服這一局限性在於創造超級電容器作為儲能和結構的支援。

增加了一倍，否則為"自重"的結構材料，超級電容器的快速充電，長期持久的性質可以利用而無需內部不同的動力源。

這種"結構性的超級電容器"的概念可以有許多潛在的應用 — — 例如，一台筆記本電腦，案件在那裡作為一個電池，在一座房子或甚至一個快速充電電動車，將電力存儲在它自己的底盤的圍牆記憶體儲的可再生能源。

要用這樣一種結構裝置，超級電容器需要相當大的壓力和振動下進行工作。

傳統的超級電容器是不適合于這項任務 — — 分層，其電極和電解質是容易分開時應用這種部隊。

 

承載

較強的債券

承載為了克服這一問題，團隊領導的Cary 品脫從田納西州范德比爾特大學的研究人員已經設計具有更好的綜合性層電容器。

設計功能電極由矽晶片，內側的電化學刻蝕在納米級微孔中創建表面覆蓋。

這些在之前被真空擠在一起圍繞離子導電聚合物情況下然後塗碳，防護、 超薄層影響。該電解質滲入的矽納米孔，設置成強的機械結合，不會很容易分開。

當測試時，研究者發現設計提供達 10 W h/kg 能量密度和運作完美，甚至脅迫的 44 磅/平方英寸和振動加速度超過 80 克 — — 後者是大於內工作噴氣發動機的作用力。

雖然設計結構的超級電容器有報導以前 （大多是根據周圍碳纖維的使用），球隊的設計是能夠 3 到 4 個數量級更多電荷儲存 — — 事實上，媲美 （經常） 商業超級電容器。

品脫指出設計表明，其"性能不受損害我們運作下壓縮、 剪切、 拉伸拉伸、 高振幅振動和撞擊力的設備"。

他補充說製造工藝比傳統超級電容器簡單涉及到最小的成本，與組成材料和正在相對便宜的生產過程。

此外，各組成部分都生物友好，不易燃，從而消除一些安全隱患傳統與鋰離子電池。

Vadym 莫恰林，在費城的德雷克塞爾大學的一位未參與此項研究的納米材料專家說："這項研究也是不錯的貢獻更大的區域機械魯棒電極的電化學儲能系統的研究"。

"[這] 可能會激發類似的設計為鋰離子電池、 微型超級電容器晶片、 感應器和其他設備。"

研究結果發表在納米快報.

關於作者

伊恩 · Randall 是設在紐西蘭的科學作家

 

 

引用：http://www.microsofttranslator.com/bv.aspx?from=&to=zh-CHT&a=http%3A%2F%2Fphysicsworld.com%2Fcws%2Farticle%2Fnews%2F2014%2Fmay%2F28%2Fstructural-supercapacitors-take-a-load-on