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超等電容器正在成為一項要害的適用存儲技能，可用于高能效運(yùn)輸，也可用于可再生動力(例如電網(wǎng)緩沖)。這些設(shè)備具有傳統(tǒng)電容器的優(yōu)勢，可以敏捷傳輸高密度電流，以知足需求，也具有電池的優(yōu)勢，可以存儲很多電能.
二氧化錳-碳納米管-海綿電極的特征：(a)，透視圖下的三維大孔分層二氧化錳-碳納米管-海綿電極;(b)，二氧化錳平均堆積在碳納米管海綿構(gòu)造上;(c)，高倍擴(kuò)大的多孔二氧化錳納米粒子在碳納米管海綿上的狀況，插圖顯示的形狀是單個二氧化錳花狀粒子。
超等電容器可供應(yīng)一種低本錢的替代動力，替代充電電池，用于各類設(shè)備，如電開工具，挪動電子產(chǎn)物，以及電動汽車。一些汽車制造商都在探究的概念，是連系超等電容器與鋰離子電池，作為下一代的動力存儲系統(tǒng)，用于夾雜動力汽車。雖然電容器的能量密度遠(yuǎn)低于電池，然則，它的功率密度高得多，這使它們可以發(fā)生迸發(fā)性電能，有助于新一代汽車在加快時具有一致或更好的速度，勝過傳統(tǒng)的汽油引擎車輛，還可以明顯降低油耗。
研討人員目前已制成新型高功能海綿超等電容器，運(yùn)用的是一種簡略而可晉級的辦法。曾經(jīng)報道了他們的研討，就在比來出書的《納米快報》(Nano Letters)上，題為《高功能納米構(gòu)造超等電容器采用海綿》(High-Performance Nanostructured Supercapacitors on a Sponge)，研討小組是在阿卜杜拉國王科技大學(xué)(KAUST：King Abdullah University of Science and Technology)，就在沙特阿拉伯，小組指導(dǎo)是胡薩姆N.?阿爾謝里夫(Husam N. Alshareef)，他們標(biāo)明，這種三維電極能夠有宏大的優(yōu)勢，勝過傳統(tǒng)的夾雜電極資料。
“我們標(biāo)明，超等電容器電極的制備采用大孔構(gòu)造，可以進(jìn)步超等電容器的速度和單元電容(specific capacitance)，”阿爾謝里夫說?！拔覀儾粩嘣谟煤＞d，由于它們供應(yīng)了新奇的令人興奮的特征，分歧于紙和織物：起首，海綿具有尺寸更平均的孔隙。第二，纖維素(cellulose)或聚酯纖維(polyester fibers)互相銜接，實(shí)踐上不需求結(jié)。如許，延續(xù)涂抹納米資料就輕易得多，由于沒有結(jié)需求穿過?！?/P>
這種基于海綿的超等電容器，設(shè)計和制造都是阿卜杜拉國王科技大學(xué)的研討小組進(jìn)行的，他們運(yùn)用了一種簡略而可擴(kuò)展的辦法。他們的制造進(jìn)程包羅四個簡略的步調(diào)：起首，用水和丙酮(acetone)潔凈一塊市售海綿;然后，枯燥后，切成小絲帶;這些絲帶要涂上碳納米管油墨;最終，研討人員采用電解堆積，使二氧化錳納米粒子堆積到涂有碳納米管的海綿上。
“由于碳納米管的機(jī)械柔韌性，以及大孔海綿纖維素和碳納米管之間很強(qiáng)的范德華(van der Waals)互相效果，所以，碳納米管很輕易涂到海綿骨架上，使這種絕緣海綿高度導(dǎo)電，只需求采用一種簡略的浸漬和枯燥工藝?！卑栔x里夫分析說。
研討碳納米管涂層海綿時，研討人員發(fā)現(xiàn)，它依然堅持著分層大孔性質(zhì)，個中，錯綜堆積的孔隙堅持打開，可以流過電解液。這種碳納米管構(gòu)成了薄薄的一層，裹住海綿骨架。
“我們測試機(jī)械韌性時，還對碳納米管海綿骨架進(jìn)行了折疊、歪曲和重復(fù)拉伸，”阿爾謝里夫說。“經(jīng)由一切機(jī)械測試后，這種海綿總會恢復(fù)到開始的外形，不會有任何永世變形?！?/P>
研討小組還測試了他們海綿超等電容器的電化學(xué)功能。“這種大孔海綿，連同多孔性電解堆積二氧化錳(MnO2)納米粒子，構(gòu)成一種雙重多孔電極構(gòu)造，具有優(yōu)越的導(dǎo)電性，使電解液可完全進(jìn)入二氧化錳，這就極大地進(jìn)步了二氧化錳-碳納米管-海綿超等電容器的功能，”阿爾謝里夫說?！拔覀儼l(fā)現(xiàn)，我們的海綿超等電容器單元電容很高，充放電速度超快，輪回不變性優(yōu)越，能量和功率密度也很好，這就使它成為一種很有出路的電極，可用于將來的動力存儲系統(tǒng)。”
這能夠是小型挪動電子設(shè)備的一個風(fēng)趣的方面，制成的超等電容器海綿，現(xiàn)實(shí)證實(shí)遠(yuǎn)輕于剛性金屬或其他柔性基板，但具有相同的面積：一塊海綿面積2平方厘米，厚度1毫米，分量大約只要10毫克。
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