新型纳米材料可在几秒钟内为手机充电

LAIYUAN:NAMIYANGHUALV_GUANGXIXINXINGNAMIKEJIYANJIUGONGSI FABUSHIJIAN:2019-01-02 DIANJICISHU:

现在是时候让插入式充电器成为过去了。科学家们正在开发一种新的电极设计,这种设计可以在几秒钟而不是几小时内给电池充电。
    
     研究人员说,这不仅可以解决手机充电的痛苦,而且可以解决阻碍电动汽车市场发展的主要问题之一。
    
     在以前的研究中,研究人员已经使用超级电容器作为便携式电子设备的储能装置,超级电容器在大爆炸中释放能量,因此他们有着惊人的潜力为这项技术提供动力。
    
     现在,德拉克塞尔大学的一个团队使用一种叫做MXene(二维过渡金属碳化物)的材料,将超级电容器的性能与传统电池的性能结合起来。
    
     德雷克塞尔大学工程系首席研究员尤里·戈戈特西(Yury Gogotsi)表示,本文驳斥了普遍接受的理论,即通常用于电池的化学电荷存储总是比双层电容器(也称超级电容器)的物理存储慢得多。
    
     对极薄的mxene电极进行了几十毫秒的充电实验,mxene具有很高的导电率,为超高速储能装置的发展铺平了道路,该储能装置可以在几秒钟内充放电。此外,它们比传统的超级电容器存储更多的能量。
    
     mxene是一种扁平的纳米材料,看起来像三明治:它由氧化物组成,像面包的上下两层,里面充满了导电碳和金属。当它们被制成时,mxene就像薯片一样分层。
    
     尽管mxene具有良好的导电性,但它的土豆片结构形成了一个屏障,使电荷的化学载体离子扩散到电池中。
    
     对于存储电荷的电池,离子在称为氧化还原活动站点的端口进出。端口越多,电池存储的能量就越多。更重要的是,电池必须允许离子自由移动,否则它将无法到达端口。
    
     科学家们改变了mxene的结构,将其与水凝胶结合,将薯片堆转化成更像瑞士奶酪的结构,使离子自由流动。
    
     团队成员之一Maria Lukatskaya说,在传统电池和超级电容器中,离子沿着电荷存储端口的方向有一条弯曲的路径,这不仅减慢了所有的速度,而且也导致几乎没有离子以快速的电荷率到达目的地。
    
     理想的电极结构是,当离子向港口移动时,就像通过多车道公路而不是单车道公路。我们的大孔电极设计实现了这一目标,并在几秒钟或更短的时间内实现快速充电。
    
     值得一提的是,尽管这项研究看起来很有前景,但还不清楚电池将如何用于汽车。毫无疑问,这项研究最终将出现在汽车和手机上,这将彻底改变电池的使用方式。
    
     如果我们开始使用低尺寸和电子传导材料作为电池电极,我们可以使电池的工作速度比现在快得多。Gogotsi说,最终,了解这一事实将使我们的汽车、笔记本电脑和手机电池以更高的速度充电——在几秒钟或几分钟内,而不是几小时。
    
    


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