一种制造紧凑、灵活、大容量超级电容器的简单方法

来源：印度科学研究院

印度科学研究院(IISc)的研究人员开发了一种在柔性塑料片印刷而成的轻巧、紧凑、高效的超级电容器。

超级电容器因为其充电非常快，而且工作效率几乎达到100%，有望可以取代电动汽车、手机或笔记本电脑中的电池。然而它们通常体积庞大，只能储存有限的能量。事实证明，在不降低效率的情况下减小它们的尺寸是非常有挑战性的。即使使用现有的方法制造它们也是昂贵而复杂的。

在目前的研究中，IISc团队通过使用一种简单的喷涂技术在可弯曲的塑料薄片上沉积纳米复合材料的交替层，创造了一个紧凑的超级电容器。层层叠叠的图案增加了表面积，增加了电荷的移动距离，使器件比现有的超级电容器的效率更高。

IISc仪器和应用物理系副教授、资深作者Abha Misra说：“实际上我们可以在任基体上的任何地方印刷这些超级电容器，因此它们可以很容易地被安装在任何表面上，就像在墙壁上的简单喷涂一样。”

该研究发表在ACS Applied Materials and Interfaces杂志上。

超级电容器对于能量的快速释放非常有用，例如在照相机闪光灯中，或者在汽车、火车和电梯的动态制动器中。它们不仅能快速充电，而且比一般的电池寿命更长，毒性更小。

与使用化学反应的电池不同，超级电容器使用静电来储存电荷。它有两个浸在电解液中的电极，并由一个薄绝缘体隔开。当电极充电时，它们之间会产生一个电场，这样就可以储存能量。电极的表面积越大，所能储存的电荷就越大。

目前使用的超级电容器在储能方面无法与电池竞争：如果一个超级电容器的有着和普通电池一样的容量，那么它的重量将是普通电池的40倍。为了使它们既轻便又高效，研究人员尝试使用碳纳米管或还原氧化石墨烯等材料来制备电极。然而，使用传统的光刻技术制造出来的材料，其可供电荷移动的表面积很小，而且这个过程也非常昂贵和耗时。

相反，Misra的研究小组使用了一种简单的喷涂技术来沉积薄的涂有MnO2的碳纳米管(CNTs)和还原氧化石墨烯(rGO)交替层。这些层被堆叠在标准PET塑料片上的不锈钢膜上的顶部。这种类型的图案不仅增加了表面积，而且还巧妙地定位了材料，使其能够有效地移动。

与只有CNT或只有rGO，或两种材料的随机混合的结构相比，分层的混合超级电容器显示了更大的电容(一种可以储存多少能量的量度)。在同样的尺寸下，它的存储容量也比目前报告的现有超级电容器要大。弯曲的超级电容印刷板也没有影响其性能，反而使它能够更加灵活的应用于储能领域。

原文来自phys，原文题目：Compact and flexible supercapacitor developed using simple spray coating method，由材料科技在线汇总整理。