中美研究人员用锡代替一些钴来促进超级电容器的发展
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核心提示：超级电容是一种非常强大的能量密集型器件，充电速度非常快。但是能不能让它变得更强更快更持久？
据国外媒体报道，在美国宾夕法尼亚州立大学和中国电子科技大学研究人员的合作下，一款功能强大、可持续发展的微型超级电容器将问世。对于大容量、快速充电的储能设备，电极组成一直是一个限制因素，其连通性会影响充电过程中的电子流和能量分布。现在，研究人员开发了一种更好的材料，可以提高电极的连通性，同时保持可回收性和低成本。
(图片来源：工程师. psu)
研究员竺稼说：“与典型的电池不同，超级电容器是非常强大和耗能的设备，而且它们充电速度很快。但是，能不能让它变得更强、更快、更持久？”
研究人员讨论微型超级电容器的连通性。氧化钴是一种低成本材料，储量丰富。理论上讲，它具有很强的快速传递能量和电荷的能力，通常用于形成电极。而掺入氧化钴制作电极的材料可能反应不太好，使得能量容量远低于理论值。
研究人员对原子库中的材料进行模拟，看看是否可以通过添加另一种材料(也称为掺杂)来提供额外的电子，这种材料可以放大氧化钴作为电极的预期特性，同时完全减少甚至完全避免不利影响。他们模拟了不同的材料类型和材料水平，以了解它们如何与氧化钴相互作用。朱说：“我们筛选了可能的材料，但是很多都太贵或者有毒。所以，我们选择了锡。这种材料容易获得，成本低，对环境无害。”
在模拟过程中，研究人员发现用锡代替部分钴，并将这种材料与商业石墨烯薄膜结合，可以生产成本低、易于开发的电极。这种石墨烯薄膜是一种单原子厚度的材料，可以支撑电子材料而不改变其性质。模拟完成后，中国研究小组进行了一项实验，观察模拟是否能够实现。实验结果表明，用锡部分取代后，氧化钴结构的电导率明显提高。预计所研制的装置具有良好的实际应用前景，有望成为下一代储能装置。
接下来，研究人员计划使用自制的石墨烯薄膜(一种通过部分切割然后用激光破坏材料而产生的多孔泡沫)来制造柔性电容器，以实现简单快速的导电性。研究员玉环拉里程(Larry Cheng)说：“超级电容器是关键部件，但我们也有兴趣添加其他机制，使它们既能用作能量收集器，又能用作传感器。”
地址：https://auto.gasgoo.com/news/202103/19I70246244C501.shtml
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