耐冲击超级电容器通过凝注入的晶格
Shixiang Zhou1, Yijing Zhao2, Kaixi Zhang1
1Department of Materials Science and Engineering, National University of Singapore, Singapore, 117575, Singapore.
Nature communications
|August 1, 2024
概括
这项研究介绍了一种强大的,自我修复的超级电容器,适用于极端环境. 该设备使用了新的水凝电解质和3D打印的电极,在恶劣条件下确保了安全性和功能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 在苛刻的应用中,对安全能源存储的需求日益增加.
- 需要强大的超级电容器,在压力下保持性能.
- 在极端环境下,当前储能设备的局限性.
研究的目的:
- 开发一种抗冲击和自我修复的超级电容器.
- 提高储能器件在恶劣环境中的安全性和可靠性.
- 探索用于先进超级电容应用的新材料.
主要方法:
- 使用3D打印碳涂氧化碳化电流采集器制造超级电容器.
- 加入自愈的聚乙烯醇水凝作为电解质.
- 用聚氨酸涂层电极以提高性能.
- 在极端条件下的测试:冲击,动态负载和损坏后的自我修复.
主要成果:
- 获得了高的机械性能:压力应力 (70.61 MPa),扬模量 (2.75 GPa),能量吸收 (92.15 kJ/m3).
- 超级电容电极表现出高的特异电容 (585.51 mF/cm3) 和能量密度 (97.63 μWh/cm3).
- 撞击后保持了运行完整性 (0.3 J/cm3),动态负载 (0-18.83 MPa) 和自愈的电解质损伤.
结论:
- 开发的超级电容器表现出卓越的机械强度和自我修复能力.
- 该设备适合在极端环境中可靠地储存能量.
- 为下一代抗冲击和自我修复的储能解决方案提供了一个有前途的途径.
