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俄芬科學(xué)家聯(lián)合研發(fā)出柔性超級(jí)電容器

2018-02-04 13:59  瀏覽:  

俄羅斯斯科爾科沃科技學(xué)院與芬蘭阿爾托大學(xué)的科研人員聯(lián)合研發(fā)出柔性超級(jí)電容器,其電極采用單層碳納米管,而絕緣層則采用氮化硼納米管制備。電容器可承受變形,且具有制造簡(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。相關(guān)成果發(fā)布在《Scientific Reports》科學(xué)期刊上。

俄芬聯(lián)合科研團(tuán)隊(duì)回歸到“古典”技術(shù)路線,即采用“雙電極+絕緣層”的電容器結(jié)構(gòu)方案。柔性超級(jí)電容器的電極采用單層碳納米管,材料所具有的孔隙結(jié)構(gòu)可保證電極發(fā)達(dá)的比表面積,從而提高其電容量,且材料化學(xué)穩(wěn)定,為良導(dǎo)體。而電極之間的空間填充氮化硼納米管作為絕緣層,材料具有良好絕緣性,0.5毫米的厚度即可保證相應(yīng)的絕緣指標(biāo)要求,且材料強(qiáng)度高、塑性好。

柔性超級(jí)電容測(cè)試試驗(yàn)結(jié)果表明,2萬(wàn)次充放電后電容器仍能保持96%的初始電容量,其等價(jià)內(nèi)阻低,僅為4.6歐姆,且可承受1千次以上的拉伸試驗(yàn),相對(duì)伸長(zhǎng)量可達(dá)50%。超級(jí)電容器的制備采用干法沉積和氣相沉積方法,工藝簡(jiǎn)單,成本低廉,預(yù)計(jì)柔性超級(jí)電容器將很快進(jìn)入批量生產(chǎn)。

普通電容器由兩個(gè)電極及絕緣層構(gòu)成,而超級(jí)電容器的結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜一些,其電極之間的空間填充了電解質(zhì),名義電極和電解質(zhì)交界處所形成的離子層發(fā)揮著電極的作用。電子技術(shù)的迅速發(fā)展不斷對(duì)電容器提出新的性能要求,而電子設(shè)備的小型化客觀要求作為其重要元件的電容器微型化,這就需要不斷完善并開發(fā)新型電容器。

近年來(lái)人們熱衷于柔性筆記本電腦,這又對(duì)電容器提出了能夠承受彎曲和拉伸的性能要求。在這種情況下,聚合物及電解質(zhì)基礎(chǔ)上的超級(jí)電容器不能滿足要求,其一,其物理性能不符合要求,且機(jī)械強(qiáng)度低;其二,其規(guī)格大,材料厚度一般為0.2毫米,簡(jiǎn)單采用縮小規(guī)格的方法會(huì)造成電容器內(nèi)阻值的急劇增大。在性能指標(biāo)上,柔性超級(jí)電容器具有更廣闊的市場(chǎng)空間。

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