充電機(jī)充電電容器實(shí)現(xiàn)秒級(jí)充電的2D材料解析
2017-8-19 8:32:50??????點(diǎn)擊：
二十年前，德雷克塞爾大學(xué)的研究人員確定了一種新型的材料，它們稱為最大相（M為過渡金屬，A為“A組”金屬，X為碳和/或氮）。當(dāng)時(shí)科學(xué)家們認(rèn)為，這些材料可以作為一種原始的粘性物，它從中誕生，它包含了所有要素，但需要由科學(xué)家組織。
自2011年以來，德雷克塞爾的研究人員一直在研究這種稱為“MXene”的最大相粘性物的迭代。它基本上是一種二維（2D）材料，它從最大相的蝕刻和片狀剝離鋁原子薄層的過程中得出其名稱。2013年，德雷克塞爾的研究人員首先發(fā)現(xiàn)，他們正在使用的數(shù)十種MXene材料之一可以作為儲(chǔ)能材料。
現(xiàn)在在“ 自然能源 ”雜志上所述的研究中，德雷克塞爾的科學(xué)家與法國圖盧茲的保羅·薩巴蒂耶大學(xué)的研究人員合作，使用了早期報(bào)道的由鈦和碳化鉬制成的MXene材料，并對(duì)其進(jìn)行了一些改進(jìn)，以達(dá)到具有毫秒級(jí)充電機(jī)充電時(shí)間的充電機(jī)充電電容材料的新充電機(jī)充電率范圍。
不同于其他品種的充電機(jī)充電超級(jí)電容器，如雙電層充電機(jī)充電電容器，充電機(jī)充電偽電容器電荷通過化學(xué)機(jī)制儲(chǔ)存，就像充電機(jī)充電蓄電池。充電機(jī)充電偽電容器介于充電機(jī)充電蓄電池和EDLC之間，完全充電機(jī)充電從幾十秒到幾分鐘。它們的主要優(yōu)點(diǎn)是它們可以存儲(chǔ)與一些充電機(jī)充電蓄電池一樣多的電量，同時(shí)充電機(jī)充電更快。
德雷克塞爾研究人員將充電機(jī)充電偽電容器的充電機(jī)充電時(shí)間從幾十秒縮短到幾毫秒。
德雷克塞爾的博士研究生和研究的合作者M(jìn)aria Lukatskaya在接受 IEEE Spectrum 的電子郵件采訪時(shí)表示：“充電機(jī)充電時(shí)間更快的關(guān)鍵是電極結(jié)構(gòu)，可以容易地接近MXene片材表面的離子。”。“此外，在這項(xiàng)工作中，我們展示了擴(kuò)展的工作電壓窗口，從而導(dǎo)致更高的能量密度。
研究人員迄今尚未提供能量密度值，因?yàn)檫@些指標(biāo)是設(shè)備的特性，而不是材料。研究人員承認(rèn)，充電機(jī)充電超級(jí)電容器的能量密度 - 甚至使用充電機(jī)充電蓄電池式充電機(jī)充電偽電容器的能量密度 - 就像電荷存儲(chǔ) - 將會(huì)低于充電機(jī)充電鋰離子電池的能量密度。
然而，如果您想要使能量存儲(chǔ)設(shè)備能夠使現(xiàn)今大量的電子配件快速地在幾分鐘內(nèi)快速充電機(jī)充電，而不是幾小時(shí)，充電機(jī)充電偽電容器可以提供這種可能。
“這項(xiàng)工作的關(guān)鍵在于證明，可以以與使用物理電荷存儲(chǔ)的雙層充電機(jī)充電電容器相同的高速率實(shí)現(xiàn)充電機(jī)充電電容性電荷存儲(chǔ)（但每單位重量或體積存儲(chǔ)5-10倍的電荷） ，只要電極材料提供足夠的電子和離子電導(dǎo)率，“領(lǐng)導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室研究的Yury Gogotsi在接受IEEE Spectrum 的電子郵件采訪時(shí)說。“我們相信這是能源儲(chǔ)存領(lǐng)域的一個(gè)改變游戲規(guī)則的發(fā)展。”
為了使儲(chǔ)能裝置成為現(xiàn)實(shí)，Gogotsi認(rèn)為，他們最初將需要擴(kuò)大材料合成。目前，他們的實(shí)驗(yàn)室每批生產(chǎn)高達(dá)100克。之后，他們將需要設(shè)計(jì)采用MXenes和其他高導(dǎo)電性充電機(jī)充電電容材料的儲(chǔ)能裝置。
Gogotsi補(bǔ)充說：“我們正在開發(fā)與MXene陰極匹配的陽極，這將進(jìn)一步擴(kuò)大電壓窗口，這意味著能量密度加倍。
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