《 基于多孔纳米碳纳米复合材料的柔性可穿戴超级电容器》

  • 来源专题:纳米科技
  • 编译者: 郭文姣
  • 发布时间:2019-10-21
  • 带有交织式LED的晚礼服看起来很奢侈,但光源需要来自可穿戴,耐用且轻巧的设备的恒定电源。中国科学家已经为可穿戴设备制造了纤维状电极,这种电极具有很高的能量密度,具有很高的柔韧性和优越性。微流控技术是制备电极材料的关键,是微流控技术,如《 Angewandte Chemie》杂志所述。

    衣服上的数百个小型LED发出的闪闪发光的灯光可能会在宴会厅或时装表演中产生醒目的效果。但是可穿戴电子设备也可能意味着集成在功能性纺织品中的传感器,以监测例如水的蒸发或温度变化。为此类可穿戴设备提供动力的储能系统必须兼具可变形性,高容量和耐用性。然而,可变形电极经常不能长期运行,并且其容量落后于其他现有技术的储能装置。

    电极材料通常受益于孔隙率,电导率和电化学活性的良好平衡。来自中国南京工业大学的材料科学家Su Chen,关武及其团队对软电极的材料需求进行了更深入的研究,并开发了由两种碳纳米材料和金属有机框架合成的多孔杂化材料。纳米碳具有大的表面积和优异的导电性,而金属有机骨架则具有多孔结构和电化学活性。

    为了使电极材料在可穿戴应用中具有柔性,通过使用创新的吹纺机将微孔碳骨架与热塑性树脂纺成纤维。最终的纤维被压制成布并组装成超级电容器,尽管事实证明,另一轮带有微介孔碳骨架的涂层进一步改善了电极性能。

    由这些电极制成的超级电容器不仅可变形,而且与同类设备相比,它们还可以具有更高的能量密度和更大的比电容。它们稳定并且承受了10,000多次充电-放电循环。科学家们还在实际应用中对它们进行了测试,例如服装中LED的智能颜色切换以及功能性服装中集成的电子设备的太阳能电池控制供电。

    作者指出,基于微流体液滴的合成是提高可穿戴电子设备电极材料性能的关键。他们认为,这完全是关于调整完美的多孔纳米结构。

    ——文章发布于2019年10月18日

相关报告
  • 《英国萨里大学研发出基于复合材料技术的超级电容器》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2020-05-21
    • 英国萨里大学的专家认为,清洁能源存储的梦想比以往更近了一步,因为他们推出了突破性的超级电容器技术,该技术能够以高功率存储和输送电力,特别是用于移动应用。 萨里大学高级技术学院(ATI)的研究人员在《能源与环境材料》杂志上发表了一篇论文,揭示了他们的新技术,该技术有可能彻底改变电动汽车的能源使用并减少国家电网中基于可再生能源的损失。该团队还相信,他们的技术可以通过消除能源的间歇性来帮助推动风、浪和太阳能的发展。 ATI的超级电容器技术基于一种称为聚苯胺(PANI)的材料,该材料通过一种称为“伪电容”的机制来存储能量。这种廉价的聚合物材料具有导电性,可以用作超级电容器设备中的电极。电极通过将离子捕获在电极内来存储电荷。它通过与离子“交换”材料的电子交换电子来实现。 团队在他们的论文中详细介绍了他们如何使用碳纳米管、PANI和水热碳开发新的三层复合材料,该复合材料在高能量密度下显示出显着的速率能力,而与功率使用无关。 该项目的首席科学家,萨里大学的博士生Ash Stott表示:“全球能源的未来将取决于消费者和行业如何更有效地利用和产生能源,超级电容器已经被证明是间歇性存储和大功率输送的有效途径之一。我们的工作为高功率设备建立了基线,该设备也以高功率工作,有效地扩大了潜在应用范围。” 萨里大学ATI主任拉维·席尔瓦(Ravi Silva)教授说:“ 这项雄心勃勃且富有影响力的工作有可能改变我们所有人的生活方式-这可能是改变变革以提高效率的必要条件以及从环境中收集能量的快速充电解决方案,我们认为这对所有行业都有影响-从所有可穿戴技术到将引发5G革命的移动物联网应用,我们的超级电容器的潜力是无限的。”(来源:萨里大学官网)
  • 《低维纳米材料可伸缩超级电容器的研究进展》

    • 来源专题:纳米科技
    • 编译者:郭文姣
    • 发布时间:2018-12-03
    • 超级电容器(SCs)由于其长期耐用性、电化学稳定性、结构简单、功率密度特别高,且在能量密度和循环寿命参数方面没有太大的妥协,在移动储能技术方面显示出巨大的潜力。因此,可伸缩SC设备已被纳入各种新兴的电子应用领域,从可穿戴电子纺织品到微型机器人,再到集成能源系统。本文综述了近年来聚吡咯、碳纳米管、石墨烯等低维纳米材料支持的可拉伸SCs的研究进展。首先,讨论了可伸缩超级电容器的三大类:双层超级电容器、伪超级电容器和混合超级电容器。介绍了低维(0D、1D、2D)纳米材料可拉伸电极的研究进展。其次,着重介绍了可拉伸器件的设计策略,包括波形设计、线形设计、纺织形状设计、基里格美形状设计、折纸形状设计和蛇形桥岛设计,旨在提高实际应用中可能遇到的复杂可拉伸条件下的电化学性能。最后,讨论了可伸缩SC开发与制造领域的最新发展、面临的主要挑战和展望。 ——文章发布于2018年11月19日