新方案有助於改善石墨烯基超級電容

2020-08-06 環球創新智慧

導讀

據澳大利亞雪梨科技大學官網近日報導，該校清潔能源技術中心集成納米系統實驗室的研究人員在開發拓展存儲容量的替代方案方面取得了具有創新意義的成果。

背景

隨著人們越來越多地依賴可攜式和無線電子產品，以及全球對於清潔能源例如太陽能和風能的需求不斷增長，對於集成能源存儲裝置的需求正在迅速增長。

這樣就創造出了對於高級能源存儲技術的指數級需求，這些能源存儲技術是指性能可靠且無需維護的電池和超級電容（SC），這些都是具有高功率密度的存儲裝置。超級電容是滿足這一需求的傑出候選對象，因為它們具有環境友好且循環周期長的特徵。

新方案有助於改善石墨烯基超級電容

列印在紡織品上的石墨烯超級電容（圖片來源：曼徹斯特大學）

創新

近日，來自澳大利亞雪梨科技大學清潔能源技術中心集成納米系統實驗室（INSys Lab）的研究人員，一直在尋找一條改善超級電容性能以及滿足日益增長的存儲容量需求的途徑。

新方案有助於改善石墨烯基超級電容

（圖片來源：Dawei Su）

Mojtaba Amjadipour 博士、Francesca Iacopi 教授（數據和電氣工程學院）以及 Dawei Su 博士（數學和物理科學學院）在2020年7月刊發的《電池和超級電容（Batteries and Supercaps）》雜誌上，描述了他們的尖端研究工作。一篇發布在雜誌封面的重要論文「基於石墨的固態超級電容：通過原位電化學處理實現氧化還原反應（Graphitic-Based Solid-State Supercapacitors: Enabling Redox Reaction by In Situ Electrochemical Treatment）」，表明了他們的研究在開發拓展存儲容量的替代方案方面極具創新意義。

技術

Iacopi 表示，團隊內部的多學科方法有益於發現她所說的簡單處理過程。她說：「這項研究源自我們探索電池操作極限的好奇心，會給我們帶來意想不到的好處。如果不採用我們團隊互補性的專業知識，理解觀察到的改善的根本原因，就不可能實現對於這一過程的控制。」

傳統意義上，超級電容是通過液態電解質製成的，不能小型化，且容易發生洩漏，因而催生了對於凝膠基電解質和固態電解質的研究。定製這些電解質與碳基電極材料例如石墨烯、氧化石墨烯、碳納米管的組合，對於改善能量存儲性能來說至關重要。

新方案有助於改善石墨烯基超級電容

石墨烯（圖片來源：Tatiana Shepeleva/Shutterstock）

石墨烯或者直接在矽表面上製造的石墨碳，為可嵌入到集成系統中的片上超級電容提供了巨大的潛力。這項研究的見解為採用凝膠基電解質顯著改善超級電容的性能提供了一條簡單的途徑，這對於製造準固態（凝膠）超級電容來說很關鍵。

Iacopi 博士表示：「這個方案為進一步開發小型化的片上能量存儲系統提供了一條新途徑，它兼容矽電子器件，並且可滿足運行集成智能系統的電力需求。」

關鍵詞

超級電容、石墨烯、能量存儲

參考資料

【1】Mojtaba Amjadipour, Dawei Su, Francesca Iacopi. Cover Picture: Graphitic‐Based Solid‐State Supercapacitors: Enabling Redox Reaction by In Situ Electrochemical Treatment (Batteries & Supercaps 7/2020). Batteries & Supercaps, 2020; 3 (7): 566 DOI: 10.1002/batt.202000129

【2】https://www.uts.edu.au/about/faculty-engineering-and-information-technology/news/cover-stars

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