高性能灵活超级电容器可能为你的下一个智能手表提供能量

麻省理工学院的研究人员已经开发出一种新型的灵活纳米线基超级电容器，其性能大大优于其对应的石墨烯...



麻省理工学院的研究人员已经开发出一种新型的灵活纳米线基超级电容器，其性能大大优于其对应的石墨烯。它也可以用作下一代健身追踪器和其他可穿戴设备的理想能源。

电池性能是日益流行的智能手表和健身跟踪器的主要瓶颈之一。问题是，这些设备非常严格的尺寸限制使其能量电池极小，但是其电池必须能够提供广播数据无线传输时所需的快速爆发力，尤其是长距离传输。

一个更好的解决办法是使用小的超级电容器，它可以补充电池来提供快速爆发时所需的高功率。研究人员正急于从数种材料中开发一种高性能超级电容器。然而，碳纳米管和石墨烯仍然是最强的候选人，因为他们大的表面积可以容纳大量的离子，这意味着更多的能量可以被储存在小而轻的设备中。

由麻省理工学院提出的新方法是使用铌纳米线制成的纱线作为微型超级电容器电极材料。根据研究人员介绍，这种新的纳米线基超级电容器具有高达55W/cc的体积功率（每单位体积的功率）和7mWh/cc的能量密度（每单位体积的能量），这分别高于碳纳米管基纱线的2和5倍。此外，该设备也占有非常小的体积，且很可能以低成本生产。



正如它的碳基对应物，铌基纳米线通过高导电性和高比表面积实现了高性能。但是与此相反，麻省理工学院的超级电容器可以在没有金属支撑的情况下工作，这节省了大量的空间。如果这些设备在穿戴设备中得到应用，那么这个是非常重要的，因为空间在这些穿戴设备中是非常珍贵的。铌是一个相对丰富的物质，因此这种超级电容器预计将相对廉价和容易生产。

除了健身和健康跟踪，铌纱线超级电容器也可以在需要爆发力的地方使用，例如驱动微型机器人或者在极端的温度环境中（因为铌具有很高的熔点，2500℃）。由于材料高度灵活，且只有140nm的直径，它可以被编织成织物来制备具有更低占有量的穿戴式装置。

到目前为止，该材料仅在实验室规模生产。但研究人员说，他们正在尝试设计和实施一种可以很容易被大规模生产的超级电容器版本。

来源：麻省理工学院

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