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俄芬科学家联合研发出柔性超级电容器
日期:2018年01月30日     

    俄罗斯斯科尔科沃科技学院与芬兰阿尔托大学的科研人员联合研发出柔性超级电容器,其电极采用单层碳纳米管,而绝缘层则采用氮化硼纳米管制备。电容器可承受变形,且具有制造简单、使用寿命长的特点。相关成果发布在《Scientific Reports》科学期刊上。

    俄芬联合科研团队回归到“古典”技术路线,即采用“双电极+绝缘层”的电容器结构方案。柔性超级电容器的电极采用单层碳纳米管,材料所具有的孔隙结构可保证电极发达的比表面积,从而提高其电容量,且材料化学稳定,为良导体。而电极之间的空间填充氮化硼纳米管作为绝缘层,材料具有良好绝缘性,0.5毫米的厚度即可保证相应的绝缘指标要求,且材料强度高、塑性好。

    柔性超级电容测试试验结果表明,2万次充放电后电容器仍能保持96%的初始电容量,其等价内阻低,仅为4.6欧姆,且可承受1千次以上的拉伸试验,相对伸长量可达50%。超级电容器的制备采用干法沉积和气相沉积方法,工艺简单,成本低廉,预计柔性超级电容器将很快进入批量生产。

    普通电容器由两个电极及绝缘层构成,而超级电容器的结构相对复杂一些,其电极之间的空间填充了电解质,名义电极和电解质交界处所形成的离子层发挥着电极的作用。电子技术的迅速发展不断对电容器提出新的性能要求,而电子设备的小型化客观要求作为其重要元件的电容器微型化,这就需要不断完善并开发新型电容器。

    近年来人们热衷于柔性笔记本电脑,这又对电容器提出了能够承受弯曲和拉伸的性能要求。在这种情况下,聚合物及电解质基础上的超级电容器不能满足要求,其一,其物理性能不符合要求,且机械强度低;其二,其规格大,材料厚度一般为0.2毫米,简单采用缩小规格的方法会造成电容器内阻值的急剧增大。在性能指标上,柔性超级电容器具有更广阔的市场空间。