美國賓州州立大學(xué)和中國電子科技大學(xué)的研究人員進(jìn)行了國際合作，一種可持續(xù)的、強大的微型超級電容器可能即將問世。到目前為止，高容量、快速充電的能量存儲設(shè)備一直受到其電極組成的限制，電極連接負(fù)責(zé)管理充電和分配能量期間的電子流動。現(xiàn)在，研究人員開發(fā)出了一種更好的材料，既能提高連通性，又能保持可回收性和低成本。

他們在2月8日的《材料化學(xué)雜志A》上發(fā)表了他們的研究結(jié)果。

研究人員用錫摻雜了氧化鈷，以創(chuàng)建一種用于超級電容器的更高效的電極。該顯微圖像顯示了石墨烯薄膜上的新材料。

超級電容器是一種非常強大的高能量設(shè)備充電快速度,與典型的電池,但我們?nèi)绾尾趴梢宰屗鼜姶?更快的速度和很高的保留周期？

朱在程的指導(dǎo)下探索了微型超級電容器的連接，他們將其用于小型可穿戴傳感器的研究，以監(jiān)測生命體征等。鈷氧化物是一種儲量豐富、價格低廉的材料，理論上具有快速轉(zhuǎn)移能量電荷的高容量，通常構(gòu)成電極。然而，與鈷氧化物混合制成電極的材料可能反應(yīng)不良，導(dǎo)致比理論上可能的能量容量低得多。

研究人員對原子庫中的材料進(jìn)行了模擬，看看添加另一種材料，也稱為摻雜，是否可以通過提供額外的電子來放大鈷氧化物作為電極的期望特性，同時最小化或完全消除負(fù)面影響。他們模擬了各種物質(zhì)種類和水平，以觀察它們?nèi)绾闻c鈷氧化物相互作用。

我們篩選了可能的材料，但發(fā)現(xiàn)許多可能有用的材料太貴或有毒，所以我們選擇了錫，朱說，錫可以以低成本廣泛獲得，而且對環(huán)境無害。

研究人員發(fā)現(xiàn),通過部分替代鈷的一些錫和綁定材料商業(yè)化石墨烯薄膜,一個單原子厚度的材料,支持電子材料在不改變它們的屬性。他們可以制造他們所謂的低成本、易于開發(fā)電極。

模擬完成后，中國的研究小組進(jìn)行了實驗，看看模擬是否可以實現(xiàn)。

實驗結(jié)果證實了被錫部分取代后，鈷氧化物結(jié)構(gòu)的電導(dǎo)率顯著提高，朱說，該設(shè)備有望作為下一代儲能設(shè)備具有很好的實際應(yīng)用前景。

接下來，朱和程計劃使用他們自己版本的石墨烯薄膜，通過部分切割然后用激光破壞材料產(chǎn)生的多孔泡沫，來制造一種靈活的電容器，使其導(dǎo)電性更容易、更快。

超級電容器是一個關(guān)鍵部件，但我們也有興趣將其與其他機(jī)制結(jié)合起來，作為能量收集器和傳感器，程說，我們的目標(biāo)是在一個簡單的、自供電的設(shè)備中加入大量功能。