新型海绵超级电容器研制成功是嘛

新型海绵超级电容器研制成功

3、判定规则： 超级电容器正在成为一项关键的实用存储技术，可用于高能效运输，也可用于可再生能源(例如电缓冲)。这些设备具有传统电容器的优势，可以迅速传输高密度电流，以满足需求，也具有电池的优势，可以存储大量电能。

二氧化锰-碳纳米管-海绵电极的特征：(a)，透视图下的三维大孔分层二氧化锰-碳纳米管-海绵电极;(b)，二氧指点行业协会制定出台《关于支持打击“地条钢”、界定工频和中频感应炉使用范围的意见》化锰均匀沉积在碳纳米管海绵结构上;(c)，高倍放大的多孔二氧化锰纳米粒子在碳纳米管海绵上的情况，插图显示的形态是单个二氧化锰花状粒子。

超级电容器可提供一种低成本的替代能源，取代充电电池，用于各种设备，如电动工具，移动电子产品，以及电动汽车。一些汽车制造商都在探索的概念，是结合超级电容器与锂离子电池，作为下一代的能源存储系统，用于混合动力汽车。尽管电容器的能量密度远低于电池，但是，它的功率密度高得多，这使它们可以产生爆发性电能，有助于定刀的螺丝新一代汽车在加速时具有同等或更好的速度，胜过传统的汽油引擎车辆，同时可以显着降低油耗。

研究人员现在已制成新型高性能海绵超级电容器，使用的是一种简单而可升级的方法。已经报道了他们的研究，就在最近出版的《纳米快报》(Nano Letters)上，题为《高性能纳米结构超级电容器采用海绵》(High-Performance Nanostructured Supercapacitors on a Sponge)，研究小组是在阿卜杜拉国王科技大学(KAUST：King Abdullah University of Science and Technology)，就在沙特阿拉伯，小组领导是胡萨姆N.??阿尔谢里夫(Husam N. Alshareef)，他们表明，这种三维电极可能有巨大的优势，胜过传统的混合电极材料。

“我们表明，超级电容器电极的制备采用大孔结构，可以提高超级电容器的速度和单位电容(specific capacitance)，”阿尔谢里夫说。“我们一直在用海绵，因为它们提供了新颖的令人兴奋的特性，不同于纸和织物：首先，海绵具有尺寸更均匀的孔隙。第二，纤维素(cellulose)或聚酯纤维(polyester fibers)相互连接，实际上不需要结。这样，连续涂抹纳米材料就容易得多，因为没有结需要穿过。”

这种基于海绵的超级电容器，设计和制造都是阿卜杜拉国王科技大学的研究小组进行的，他们使用了一种简单而可扩展的方法。他们的制造过程包括四个简单的步骤：首先，用水和丙酮(acetone)清洁一块市售海绵;然后，干燥后，切成小丝带;这些丝带要涂上碳纳米管油墨;最后，研究人员采用电解沉积，使二氧化锰纳米粒子沉积到涂有碳纳米管的海绵上。

“因为碳纳米管的机械柔韧性，以及大孔海绵纤实验机主机与辅具的设计鉴戒了日本岛津的先进技术维素和碳纳米管之间很强的范德华(van der Waals)相互作用，所以，碳纳米管很容易涂到海绵骨架上，使这种绝缘海绵高度导电，只需要采用一种简单的浸渍和干燥工艺。”阿尔谢里夫解释说。

研究碳纳米管涂层海绵时，研究人员发现，它仍然保持着分层大孔性质，其中，错综聚集的孔隙保持敞开，可以流过电解液。这种碳纳米管形成了薄薄的一层，裹住海绵骨架。 “我们测试机械韧性时，还对碳纳米管海绵骨架进行了折叠、扭曲和反复拉伸，”阿尔谢里夫说。“经过所有机械测试后，这种海绵总会恢复到最初的形状，不会有任何永久变形。”

研究小组还测试了他们海绵超级电容器的电化学性能。“这种大孔海绵，连同多孔性电解沉积二氧化锰(MnO2)纳米粒子，形成一种双重多孔电极结构，具有良好的导电性，使电解液可完全进入二氧化锰，这就极大地提高了二氧化锰-碳纳米管-海绵超级电容器的性能，”阿尔谢里夫说。“我们发现，我们的海绵超级电容器单位电容很高，充放电速度超快，循环稳定性良好，能量和功率密度也很好，这就使它成为一种很有前途的电极，可用于未来的能源存储系统。”

这可能是小型移动电子设备的一个有趣的方面，制成的超级电容器海绵，事实证明远轻于刚性金属或其他柔性基板，但具有同样的面积：一块海绵面积2平方厘米，厚度1毫米，重量大约只有10毫克。