可以弯曲的超级电容器：从此手机充电只需几秒

据国外媒体报道，来自佛罗里达州中部大学(UCF)纳米科学与技术中心的一组科学家最近开发了一种制造柔性超级电容器的新方法，这种电容器可以储存更多的电能，即使充电多达3万次也不会降低性能。这种方法将给手机、电动汽车和其他技术带来革命性的变化。“如果这些超级电容器安装在手机上，充电可以在几秒钟内完成，并且可以持续一周以上。”完成大部分研究工作的博士后研究助理尼廷·乔德里指出。

使用智能手机的人会遇到这样的问题:大约一年半后，电池会变坏，充电后的可用时间会越来越短。科学家们一直在尝试使用纳米材料来改善超级电容器的性能，从而改善电子设备中电池的性能，甚至取代电池。这个问题相当困难，因为超级电容器必须比锂离子电池大得多才能储存同样的电量。

中佛罗里达大学的研究小组试图将一些新发现的只有几个原子厚的二维材料应用到超级电容器上。其他研究人员也尝试使用石墨烯和其他二维材料，但很少有成功的案例。“人们在将二维材料与现有电池材料融合的过程中存在一些问题，这一直是该领域的主要瓶颈。然而，我们开发了一种简单的化学合成方法，可以将现有材料与二维材料很好地混合起来。”该项目的首席研究员、纳米科技研究中心和材料科学与工程学院的助理教授荣翁“埃里克”荣格说。

他的团队开发的超级电容器由数百万根直径只有几纳米的电线组成。电线上覆盖着一层二维材料。中心材料具有很强的导电性，电子可以在其中快速流动，从而实现快速充电和放电。外层的二维材料可以大大提高储存在电容器中的电量和功率密度。

科学家早就意识到二维材料在电能存储设备中可以发挥巨大作用。然而，在中佛罗里达大学进行这项研究之前，人们还没有找到一种方法来实现它的潜力。“对于小型电子设备，我们的材料在能量密度、功率密度和循环稳定性方面超过了传统材料。”朱德哈里指出。

循环稳定性决定了电池在开始退化之前可以充电、放电和再充电的次数。例如，一个锂离子电池可以再充电1500次，直到它变得明显无效。以前使用二维材料开发的超级电容器可以充电数千次。相比之下，即使由中佛罗里达大学开发的超级电容器充电3万次，它的性能也不会下降。荣格正在与佛罗里达中部大学的技术转让办公室合作，为这种方法申请专利。

由新材料制成的超级电容器可用于手机和其他电子设备。电容器安装在电动汽车上后，功率和速度也会大大提高。此外，由于这种新型电容器可以弯曲，可穿戴设备技术也将得到改进。“这种新型超级电容器还没有准备好投入商业生产，”荣格说，“但它证明了这一概念的可行性，我们的研究表明它可以对许多技术产生巨大影响。”