русский

News and events

новый графен + углеродные нанотрубки суперконденсатор конкурирует с литиевой батареей

2015-08-20
международная команда исследователей придумала рецепт для создания гибкого устройства накопления энергии на микроуровне из графена и углеродных нанотрубок, которое может накапливать достаточно энергии, чтобы конкурировать с золотым стандартом - литиевыми батареями. это важно, потому что устройство на самом деле не является батареей, это суперконденсатор, который может заряжаться и разряжаться намного быстрее, чем батарея.

это также важно, потому что исследовательская группа разработала метод изготовления, который приводит к получению длинного волокна (до 50 метров в длину). это открывает всевозможные возможности для создания нового суперконденсатора в одежде для питания портативной электроники. поскольку волокно также удваивается в качестве проводника, его также можно использовать вместо проводов для уменьшения размера и веса портативных устройств, в том числе медицинских имплантатов.

батареи против суперконденсаторы: краткий обзор

Батареи и суперконденсаторы накапливают энергию, но есть одна загвоздка. батареи имеют более высокую плотность энергии, что означает, что они могут хранить энергию в течение более длительных периодов, но они имеют низкую плотность мощности. это означает, что они не могут быстро разряжаться.

У суперконденсаторов есть противоположная проблема: их низкая плотность энергии означает, что они не могут хранить столько энергии, но их высокая плотность мощности позволяет им быстро доставлять энергию при необходимости.

хитрость в решении проблемы плотности энергии для суперконденсаторов заключается в том, чтобы найти материал с относительно высокой долей площади поверхности, доступной для накопления энергии.

вот где графен, « наноматериал нового тысячелетия ». В новом материале, открытом 10 лет назад, графен состоит из листа углерода толщиной всего в один атом. двумерная структура в основном вся площадь поверхности, но общеизвестно привередливый графен представляет целый ряд проблем для преобразования своих полномочий в накопитель энергии, фотоэлектрические и другие поля.

Укрощение графена для суперконденсатора графен / углеродные нанотрубки

вышеприведенная схема взята из работы над гибридный суперконденсатор графен / углеродные нанотрубки Диншанг Ю из технологического университета Наньян в Сингапуре и Кейс Вестернс и Ламинг Дай, которые также являются членами текущей международной исследовательской группы (Китай также участвует через университет Цинхуа).

эта работа решала огромную проблему с графеном. другие усилия показали, что, хотя гибридный подход был многообещающим, графен не сотрудничал:

… Большинство вышеупомянутых технологий [для получения графеновой пленки] страдают от недостатка управления архитектурой / свойствами пленки, что приводит к потере площади поверхности для накопления энергии из-за агрегация графена. поэтому для применений накопления энергии крайне желательно использовать одномерные (1d) углеродные нанотрубки (cnts) для физического разделения 2d gns для сохранения большой площади поверхности графена.

исследование 2009 года пришло к процессу самосборки для решения проблемы, в результате чего была получена пленка графен / углеродные нанотрубки.

гибридное суперконденсаторное волокно

текущее исследование, проведенное юанем Ченом из технологического университета Наянг и соавтором которого является дай, было только что опубликовано в природа нанотехнологий , подробно рассказывается, как команда перевела технику самосборки в длинное волокно:

раствор, содержащий окисленные кислотой одностенные нанотрубки, оксид графена и этилендиамин, который способствует синтезу и дополняет графен азотом, прокачивается через гибкую узкую армированную трубку, называемую капиллярной колонкой, и нагревается в печи в течение шести часов.

Преимущество этой структуры заключается в огромном количестве доступной площади поверхности как для накопления энергии, так и для проводимости заряда, что составляет колоссальные 396 квадратных метров на грамм волокна.

благоприятное сравнение с литием было продемонстрировано в твердотельном микро-суперконденсаторе, который исследовательская группа собрала из двух волокон графен / углеродные нанотрубки. с использованием геля поливинилового спирта / фосфорной кислоты в качестве электролита устройство достигло плотности 6,3 микроватт-часа на кубический миллиметр.

По данным исследовательской группы, это сопоставимо с тонкопленочной литиевой батареей 4 В / 500 микроампер-час.

они также нашли кое-что интересное о том, как расположены волокна. когда три пары волокон были расположены последовательно, напряжение утроилось, а время заряда / разряда осталось прежним.

однако, когда три пары расположены параллельно, выходной ток и время зарядки / разрядки утраиваются.

Там также могут быть некоторые существенные преимущества, когда речь идет о стоимости и проблемах цепочки поставок. по сравнению с литием углеродные нанотрубки и графен дешевле и более доступны.

Кроме того, гибридный суперконденсатор, который также помогает в сопоставлении выгодных затрат, имеет гораздо более длительный жизненный цикл, чем обычные аккумуляторные батареи.

команда провела испытания своего суперконденсатора при 10000 циклов зарядки / разрядки и получила сохранение производительности около 93 процентов. обычные аккумуляторы обычно теряют производительность до того, как достигнут отметки в 1000 циклов.

в дополнение к этому, волокна также сохраняют свои эксплуатационные характеристики, когда подвергаются испытаниям на гибкость и нагрузку.

следите за обновлениями, потому что исследовательская группа также разрабатывает новые суперконденсаторы для батарей, солнечных батарей и микробных топливных элементов.

больше информации: www.greentechee.com

оставить сообщение Добро пожаловать в GTCAP
Если вы заинтересованы в наших продуктах и ​​хотите узнать более подробную информацию, пожалуйста, оставьте сообщение здесь, и мы ответим вам, как только сможем.

Главная

Продукция

около

контакт