这种先进的水系混合能量装置的能量密度要高百

 电容器作用     |      2018-03-19 15:36

  

  近日,韩国科学技术院的一个科研团队开发出一种新型混合能量存储装置,它能在不到半分钟的时间内充好电。这种能量存储装置采用了环境友好且安全的水系电解液,取代了易燃的有机溶剂。同时,它也促进了高能量密度的升压充电,从而适用于便携式电子装置。

  对于电子产品、电动汽车、物联网终端等一系列产品来说,能量存储装置起到了非常关键的作用。这些能量存储装置中最常见的就是电池。然而,电池采用的电解液是易燃的液体,在高温条件下,容易引起燃烧。此外,电池也需要反复充电,且充电时间一般来说都较长,这样不仅影响用户体验,也限制了它的应用。

  针对上述问题,科学家们一直都在努力探索,笔者之前也介绍了许多相关的创新技术,例如固态电池、快速充电、自供电等等。

  近日,韩国科学技术院(KAIST)的一个科研团队开发出一种新型混合能量存储装置,它能在不到半分钟的时间内充好电。这种能量存储装置采用了环境友好且安全的水系电解液,取代了易燃的有机溶剂。同时,它也促进了高能量密度的升压充电,从而适用于便携式电子装置。

  Jeung Ku Kang 教授与来自“能源、环境、水和持续性”研究生院的团队开发了这种混合能源存储装置,它含有纤维般的聚合物链阳极和纳米级金属氧化物阴极,在很长的生命周期内,具有较高的能量和功率密度。

  由于激励电压低和缺少阳极材料,基于水系电解液的传统能量存储装置在升压充电和高能量密度方面受到了制约。

  能量存储装置的容量由两个电极决定,在阴极和阳极之间的平衡带来了高稳定性。总体来说,两个电极在电气特性以及离子存储机制过程方面有所不同,这种不平衡带来了较差的存储容量和稳定性。

  研究团队设计出一种新型结构和材料,促进了在电极表面上的高速能量交换,并两个电极之间的能量损耗降到最低。

  团队通过石墨烯基的聚合物链材料制成阳极。石墨烯的网状结构带来了更大的表面积,从而使得容量更高。

  对于阴极材料而言,团队采用亚纳米级的金属氧化物,从而提升原子离子的氧化还原反应。这种方法实现了更高的能量密度,以及更快的能量交换,而且使得能量损耗最小化。

  这种先进的装置使用低功耗充电系统,例如USB开关充电器或者柔性光伏电池,可以在20到30秒时间内充满电。

  相比于传统的水系电池,这种先进的水系混合能量装置的能量密度要高百倍,并可以实现快速充电。更进一步说,在高的充放电电流下,该装置容量的容量保持在100%,且具有很高的稳定性。

  Kang 教授表示:“这种环境友好的技术制造起来很简单,而且高度实用。特别是,相比于现有技术,它的高容量和高稳定性,将有利于水系电容的商业化。这个装置可以使用低功耗的充电系统快速充电,从而可应用于便携式电子装置。”