用DVD刻錄機(jī)制成的微型超級電容

據(jù)人民日報(bào)海外版報(bào)道，美國研究人員近日公布了他們研制的一種新型電池，這種電池能在幾秒內(nèi)給手機(jī)，甚至是汽車充滿電。

這種名叫微型石墨烯超級電容器的裝置的充電或者是放電速度比常規(guī)電池快100倍到1000倍。這種利用單原子層碳制成的電池很容易生產(chǎn)，也很容易與電子產(chǎn)品結(jié)合到一起，甚至有可能促使更小的手機(jī)誕生。該科研組表示，他們的新突破不僅將會(huì)導(dǎo)致充電更快的手機(jī)和汽車誕生，而且也會(huì)催生更小的電子產(chǎn)品。加州大學(xué)洛杉磯分校亨利·薩繆理工程和應(yīng)用科學(xué)學(xué)院的材料科學(xué)教授理查德·卡納說：“儲(chǔ)能設(shè)備與電路相結(jié)合具有很大挑戰(zhàn)，它經(jīng)常會(huì)對整個(gè)系統(tǒng)的小型化產(chǎn)生很大限制。”

研究人員為了研制這種新的微型超級電容器，他們采用兩維碳片，即石墨烯，它在第三維只有單原子那么厚。該科研組還發(fā)現(xiàn)一種能夠輕松生產(chǎn)這種電池的方法，即采用標(biāo)準(zhǔn)DVD刻錄機(jī)。研究員艾爾·卡迪說：“制造微型超級電容器的傳統(tǒng)方法涉及到勞動(dòng)密集型光刻技術(shù)，事實(shí)證明，這種方法很難制造出符合成本效益的裝置，因此它大大限制了它們的商業(yè)應(yīng)用。而我們采用消費(fèi)檔次的光雕刻錄，用比傳統(tǒng)裝置低很多的成本大面積生產(chǎn)石墨烯微型超級電容器。采用這項(xiàng)技術(shù)后，我們能用便宜材料，在不到30分鐘的時(shí)間里，在一個(gè)單一的光盤上生產(chǎn)超過100個(gè)微型超級電容器。”

為了產(chǎn)生一個(gè)高效超級電容器電池，研究人員需要分開安裝兩個(gè)電極，以便讓它們中間的可用表面積達(dá)到最大化。這么做會(huì)導(dǎo)致超級電容器儲(chǔ)存更多電荷。以前的設(shè)計(jì)把一層層石墨烯堆疊在一起，當(dāng)做電極，這就如同三明治上的面包片。然而，這種做法在電子電路上并不起作用。在新設(shè)計(jì)中，研究人員以相互交叉的形式，把電極并排安裝，這與相互交叉的手指類似。這么做有助于擴(kuò)大兩個(gè)電極的可用表面積，并減少電解液里的離子需要傳播的路線。因此新型超級電容器具備比堆疊對比物更強(qiáng)的充電能力和速度性能。研究人員表示，人們甚至可以在家制作這種東西。

艾爾·卡迪說：“這種方法非常簡單、成本低效率高，而且能在家中生產(chǎn)。我們只需一個(gè)DVD刻錄機(jī)和分散在水里的氧化石墨，這種材料能以很低的價(jià)格在市場上買到。”該科研組表示，現(xiàn)在他們希望能與電子產(chǎn)品生產(chǎn)商合作。卡納說：“目前我們正在尋找商業(yè)合伙人，幫助我們大量生產(chǎn)我們的石墨烯微型超級電容器。”

理查德·卡納說，對于超級電容器來說，它再“快”也不過是數(shù)量上的升級，“小”才是其最大價(jià)值。他表示：“一直以來，電子產(chǎn)品的微型化、小型化，常常會(huì)遭遇儲(chǔ)能系統(tǒng)方面的阻礙。過大的電池體積，拖累了整個(gè)產(chǎn)品的靈活小巧。”而新型超級電容器不但擁有較小的體積，且可以輕易整合到其他配件當(dāng)中。