类似甘蔗的超级电容器可以在几秒钟内为智能手机充电: 研究

科学家们开发了一种糖果棒形的超级电容器，可以为手机，智能衣服和可植入设备快速充电。伦敦玛丽女王大学 (QMUL) 和英国剑桥大学的研究人员开发了一种在块状材料中交织纳米结构的方法，从而实现了常规纳米结构的好处，而无需使用复杂的合成方法或牺牲材料的韧性。研究人员说，这种原型聚合物电极类似于通常挂在圣诞树上的甘蔗，可实现接近理论极限的能量存储，但也表现出对充电/放电循环的灵活性和弹性。

研究人员说，该技术可以应用于超级电容器或储能设备的多种材料，一种电荷，并可以快速充电手机，智能衣服和可植入设备。伪电容是聚合物和复合超级电容器的一种特性，它允许离子进入材料内部，因此比碳电容器 (主要将电荷存储为表面附近的浓缩离子 (所谓的双层)) 的电荷要多得多。然而，研究人员说，聚合物超级电容器的问题在于，这些化学反应所需的离子只能进入材料表面以下的几纳米顶部，而电极的其余部分则是自重。

他们说，将聚合物作为纳米结构生长是增加表面附近可接触材料数量的一种方法，但这可能很昂贵，难以扩大规模，并且通常会导致机械稳定性差。然而，研究人员已经开发了一种在块状材料中交织纳米结构的方法，从而在不使用复杂的合成方法或牺牲材料韧性的情况下实现了常规纳米结构的好处。

“我们的超级电容器可以非常快速地存储大量电荷，因为薄的活性材料 (导电聚合物) 总是与含有离子的第二种聚合物接触，就像甘蔗的红色薄区域总是靠近白色部分一样。” 剑桥大学的斯托扬·斯莫科夫说。“这种互穿结构使材料更容易弯曲，膨胀和收缩而不会破裂，从而延长寿命。这种方法就像用一块石头杀死两只鸟，而是三只鸟。”这项研究发表在《ACS能源快报》杂志上。