智能手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦和其它個(gè)人便攜式電子設(shè)備的使用數(shù)量劇漲已經(jīng)使電池技術(shù)處于電子研究的前沿。然而當(dāng)電子設(shè)備突飛猛進(jìn)地發(fā)展時(shí)，電池的緩慢發(fā)展卻阻礙技術(shù)的進(jìn)步。
目前，加州大學(xué)洛杉磯分校納米系統(tǒng)研究所的研究者已經(jīng)成功地通過結(jié)合兩種納米材料創(chuàng)造了一種新型能量?jī)?chǔ)存介質(zhì)，它融合了電池與超級(jí)電容器的優(yōu)良特性。
超級(jí)電容器是可以在數(shù)秒間而不是在數(shù)小時(shí)間完成快速充電，且可以使用100萬充電周期的電化學(xué)組件。然而，超級(jí)電容器不能像電池那樣儲(chǔ)存足夠多的電量來運(yùn)行我們的電腦和手機(jī)。
而最新研究的這種新型混合超級(jí)電容器可以存儲(chǔ)大量的能量，快速充電，而且其壽命超過10,000個(gè)充電周期。加州納米技術(shù)研究所的科學(xué)家也開發(fā)一種微型超級(jí)電容器，它小到可以安置在可穿戴或者可移植設(shè)備中。它僅僅是一張紙厚度的五分之一，但能夠儲(chǔ)存的電量卻高達(dá)普通薄膜鋰電池的兩倍以上。
這項(xiàng)研究已經(jīng)發(fā)表在the Proceedings of the National Academy of Science（美國(guó)國(guó)家科學(xué)院學(xué)報(bào)）上，該研究由化學(xué)、生物和材料科學(xué)與工程特聘教授Richard Kaner和一名博士后學(xué)者El-Kady領(lǐng)銜開展。
El-Kady 說：“微型超級(jí)電容器是一種新興的配置，它是一種小型的可充電電源，但卻比先前的微型薄膜鋰電池有更高的容量。”
這種新型的電化學(xué)組件把LSG（激光剝離石墨烯）與MnO2結(jié)合起來，LSG是一種可以儲(chǔ)存電荷、導(dǎo)電性良好且可以快速充放電的材料，而MnO2由于其可以保存大量電荷且廉價(jià)易得，目前被應(yīng)用在堿性電池上。它們不需要在極端溫度下或者昂貴的“干燥室”——生產(chǎn)目前的超級(jí)電容器所需的——中就可以制造出來。
“比方說，你想把少量電流通過一個(gè)膠布繃帶以用于藥物釋放或者治療援助技術(shù)，”Kaner 說，“微型超級(jí)電容器是如此薄以至于你可以把它裝在繃帶內(nèi)部來供應(yīng)電流。你也可以對(duì)它快速充電來使用更長(zhǎng)時(shí)間。”
研究者發(fā)現(xiàn)超級(jí)電容器能夠快速存儲(chǔ)太陽(yáng)能電池在白天產(chǎn)生的電荷，并且保存這些電荷直到夜晚，然后供應(yīng)一個(gè)LED燈一晚上。這表明超級(jí)電容器有望應(yīng)用于離（電）網(wǎng)街道照明系統(tǒng)。
“這種LSG-MnO2電容器可以儲(chǔ)存于一個(gè)鉛酸電池同等的電荷，但是卻可以在幾秒間快速充電，而且它們存儲(chǔ)容量大約是最先進(jìn)的商用超級(jí)電容器的六倍，”Kaner說，“這種制造致密、可靠且高能密度的超級(jí)電容器的可擴(kuò)展的方式顯示了它在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中的廣闊前景，同時(shí)我們也對(duì)其在不遠(yuǎn)的未來能夠用于極大改善個(gè)人電子技術(shù)的可能性而感到興奮。”
