現(xiàn)如今在電子領域偏笋，電池的續(xù)航能力顯得尤為重要咨捕。無論是智能手機還是平板電腦啥拘，人們都希望擁有盡可能長的電池續(xù)航能力影焙，而不少科技公司也在這方面進行大力的研發(fā)工作。

近期血肯，加州大學圣克魯茲分校和勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的科學家報告了超級電容器電機前所未有的性能結(jié)果襟笋，研究人員使用可印刷石墨烯氣凝膠制造電極，以構(gòu)建一個裝有贗電容材料的多孔三維支架途居。

研究人員提到抵肌，在實驗室測試中，這種新型電極實現(xiàn)了有史以來超級電容器所報告的最高面積電容袍镀。作為能量存儲裝置默蚌，超級電容器具有非常快速充電并且通過數(shù)萬次充電循環(huán)保持其存儲容量的優(yōu)點苇羡。它們可以用于電動車輛和其他應用中的再生制動系統(tǒng)敏簿。

與電池相比，它們在相同的空間內(nèi)保持較少的能量宣虾，并且它們不會長時間保持充電惯裕，但超級電容器技術(shù)的進步可以使它們在更廣泛的應用中與電池競爭。

在早期的實驗中绣硝，研究人員展示了使用3D打印石墨烯氣凝膠制造的超快超級電容器電極蜻势，在這項新研究中撑刺，他們改進的石墨烯氣凝膠來制造多孔支架，然后裝載氧化錳握玛，這是一種常見的贗電容材料够傍。

贗電容器是一種超級電容器，通過電極表面的反應來存儲能量挠铲，使其比主要通過靜電機制存儲能量的超級電容器具有更像電池的性能冕屯。但是贗電容器的問題在于，當增加電極的厚度時网孕，由于體結(jié)構(gòu)中的離子擴散緩慢蒿庙，電容會迅速下降。因此慢筝，挑戰(zhàn)是增加贗電容器材料的質(zhì)量負載而不是犧牲每單位質(zhì)量的能量存儲容量砖蕾。

這項新研究表明，在平衡贗電容器中的質(zhì)量負載和電容方面取得了突破贮秤，研究人員能夠?qū)①|(zhì)量符合增加到每平方厘米超過100毫克氧化錳的水平而不影響性能廷共，而商用設備的典型水平約為10毫克/平方厘米。

最重要的是巴俺，贗電容隨著氧化錳的質(zhì)量負載和電極厚度線性增加诸鲸，而每克電容幾乎保持不變。這表明即使在如此高的質(zhì)量負載下诈猎，電極的性能也不受離子擴散的限制使驰。

研究人員提到，在超級電容器的傳統(tǒng)商業(yè)制造中映僚，將薄的電極材料涂層應用于作為集電器的薄金屬片寞竭。因為增加涂層的厚度導致性能下降点骑，所以堆疊多個片材以構(gòu)建電容酣难，由于每層中的金屬集電器而增加了重量和材料成本。

研究人員能夠?qū)㈦姌O厚度增加到4毫米黑滴，而不會損失任何性能憨募。他們設計了具有周期性孔結(jié)構(gòu)的電極，該結(jié)構(gòu)能夠使材料均勻沉積并且有效的離子擴散用于充電和放電袁辈。除晶格結(jié)構(gòu)中的孔之外菜谣，氧化錳電沉積到石墨烯氣凝膠晶格上。

這項研究的關鍵創(chuàng)新是使用3D打印來制造合理設計的結(jié)構(gòu)晚缩，提供碳支架以支持贗電容材料尾膊。這種電容器具有超過的表面積，輕質(zhì)特性以及優(yōu)異的導電性荞彼，在未來的商用中會發(fā)揮出不俗的性能冈敛。

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