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- 美国德克萨斯大学制成了一种新型超级电容
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y***i
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1
美国自动化世界网站6月13日报道,美国德克萨斯大学奥斯汀科克雷尔工程学院的研究
人员在材料科学和机械工程学教授罗德尼·鲁夫的带领下,制成了一种新型超级电容(
DLC),可在不到1毫秒的时间内可完成充电。据悉,该电容已在交流电路的测试中获得
了成功。相关论文发表在近期出版的《科学》杂志上。
据了解,超级电容也称双电层电容器,是一种新型储能装置。通常能在几
秒钟内完成充电,此外还具有容量大、功率高、使用寿命长、经济环保等特点,在数码
相机、掌上电脑、新能源汽车等领域都有着广泛的应用价值。
超级电容主要通过导体的表面来存储电荷,因此用于存储电荷的面积越大
、分离出的电荷越密集,其电容量越大。据悉,目前现有的超级电容大多采用多孔化活
性炭结构来扩大储能面积,这种庞大的表面积再加上非常小的电荷分离距离,使其与普
通电容相比储能容量更大,与电池相比能量传递速度更快。不过,就某些设备而言,区
区几秒的充电时间仍然显得有些长,因此科研人员一直在试图进一步缩短其充电时间。
美国俄亥俄州谢克海茨市JME电容公司总裁约翰·米勒表示,这次研发实
际上是对此前的超级电容的结构和电极进行了新的设计,使其充电的时间缩短到了200
微秒。而人类每次眨眼的时间约为0.2秒至0.4秒,即20万微秒至40万微秒,这种超级电
容的充电时间比人类眨眼时间还短。
据了解,该电容整体由一组与底座垂直的石墨烯基片构成:石墨烯基片只
有一个原子厚,由等离子体化学沉积而成;其基座由10纳米厚的石墨制成。米勒形象地
称其为“一组600纳米高的土豆片并排站在一起”。实验显示,与原先的多孔化活性炭
结构制成的超级电容相比,新电容效率更高,能在更短的时间内完成充电。
研究小组称,这种新型超级电容不但能够取代比其大6倍的传统电容以腾
出更多的空间,还能更好地平抑电路中的电压波动。此外,该电容还在一个交流整流滤
波电路的测试中获得了成功,而先前由于多孔化活性炭电阻率明显大于金属,超级电容
曾一度被认为不能用于交流电路。
罗德尼·鲁夫教授表示,下一步他的科研小组还将设法使石墨烯薄片变得
更长、更平行,以在最大电容量和离子流最小束缚中找到一个平衡点,使超级电容发挥
出更好的性能。另外,据他介绍,随着重量和尺寸逐渐缩小,超级电容还将在航空、航
天、军事等更多领域获得应用。
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