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《先进材料》:整合混合超级电容器设计,实现即时充电放电

2021-02-03 10:40
陈述根本
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文/陈根

电池有两个关键参数:能量密度(Wh/Kg)和功率密度(W/Kg)。其中,能量密度是电池每千克重量下可以存储的能量重量;功率密度则是设备在充电和放电的时候可以多快地移动能量。

一直以来,锂电池以化学形式存储能量,由于其能量密度较高而被广泛使用,但是,锂电池的充电速度相当缓慢。

另一方面,超级电容器以静态方式而不是以化学形式存储能量,这意味着,超级电容器可以更快速地充电和放电,而不会降低其内部结构。这意味着,超级电容器具有非常高的功率密度,然而,这却被其能量密度远低于化学电池的事实所抵消。

因此,科学家一直在寻找介于这两者之间的设备,而混合超级电容器兼具两者优势,在保持充电速度的情况下比常规超级电容器存储更多的能量。基于此,混合超级电容器的开发受到了科学家们的重视。

陈根:锂电池混合超级电容器,充电速度提升5倍

近日,来自昆士兰科技大学的研究团队近日整合了两种混合超级电容器设计,从而实现即时充电放电,相对于 NiMH 电池大幅改善了能量存储性能。这种混合超级电容器具有电容型碳化钛基负极和电池型石墨烯混合正极。

这种新型储能装置的能量密度接近金属氢化物镍电池,但同时还能提供超级电容级的超高功率,约为锂电池的10倍。

功率密度双向起作用,这意味着,电池组不会阻碍功率的输出。在当今的Plad + Tesla拥有惊人的1100匹以上的马力的情况下,基于混合动力超级电容的等效产品将具有能够为电动机提供五倍功率的电池组。

QUT团队高兴地注意到,这些混合超级电容器的使用寿命也比锂离子电池在测试台上的寿命长一倍,在 10,000 次完整的充电/放电循环后仍可保持其初始存储容量的 90%。

研究人员认为,这种混合材料的美妙之处在于协同组合。这是一个双赢的解决方案。这是朝着更便宜、更安全、更环保的储能解决方案迈出的一步,因为电解液是水性的,易于回收。

其研究结果已发表在《先进材料》上。

陈根:锂电池混合超级电容器,充电速度提升5倍

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