麻省理工《Adv Mater》:100米长的热拉伸超级电容器纤维! 2024-07-28 19:12:02 移动电子设备普遍存在,它们与人体接触,使人们对与纺织品兼容的储能系统产生了浓厚的兴趣。基于纤维的电子产品的最新进展进一步激发了人们对可靠的能量存储系统的需求。超级电容器纤维充电时间短,循环寿命长,功率密度高,有望为基于柔性织物的电子设备供电。然而,迄今为止,仅生产了功能比较欠缺的超级电容器。为此,来自美国麻省理工学院的Tural Khudiyev等人在《Advanced Materials》上发表题为“100 m长的热拉伸超级电容器纤维,应用于3D打印和纺织品”的文章,如需观看此文相关视频,请关注抖音账号:材料科学网。这项研究的主要目的是介绍一种超级电容器纤维,以解决可扩展性、灵活性、包层抗渗性和整体性能方面的剩余挑战。论文链接:https://doi.org/10.1002/adma.202004971 这是通过自上而下的制造方法来实现的,在该方法中,将大型预成型坯热拉成功能齐全的储能纤维。瓶坯由五种成分组成:热可逆多孔电极和电解质凝胶;导电聚合物和铜微线集电器;和密封的覆层。此过程可产生100 m的连续功能性超级电容器纤维,比以前报道的要长几个数量级。除了柔韧性(曲率半径为5 mm),耐湿性(100个洗涤循环)和强度(68 MPa)之外,这些纤维在3.0 V时的能量密度为306μWhcm-2,在13伏时的电容保持率约为100% 在1.6V下可进行000次循环。为证明这种纤维的用途,它是机织的,并用作3D打印的阻燃剂。如需观看此文视频请关注抖音账号:材料科学网。 图1.热拉伸超级电容器纤维的材料和设计:a)超级电容器纤维拉伸过程的示意图。插图是横截面和侧视图的光学显微镜图像,显示了两个交流电极之间的明显隔离。 b)相对于剪切速率,电解质和交流电极在110°C时的粘度。纤维的110°C温度对应于炉子中约185°C的拉伸温度。 AC电极和电解液的粘度经设计以匹配以防止混合。粘度不匹配的电解质会引起凝胶混合。 c)包括活性炭(AC)凝胶和电解质凝胶的干燥超级电容器纤维的SEM图像。在将覆层材料溶解在环己烷中之后获得SEM图像。d)线轴上有100 m的超级电容器纤维。 e)超级电容器纤维的3D轮廓。比例尺为500 µm。 图2.热拉伸超级电容器纤维的电化学性能。 a)不同电流密度下的恒电流充放电曲线。 b)在2mA cm-2时的长期电容保持(CR)和库仑效率(CE)。 c)电容/能量与纤维长度的关系。电容基于单个电极,而能量基于设备。 d)2 m和100 m超级电容器纤维的奈奎斯特模块。 图3.与先前报道的研究的比较。 a)与现有技术报道的fber电池相比,热拉超级电容器fber的可用能量和面能量密度。红色三角形点是由两个电容为160 V的230 µm×230 µm交流电极(光纤2)制成的超级电容器光纤设备获得的。红色菱形点是由超级电容器光纤设备获得的,该设备由两个360 µm×360 µm AC电极(光纤3)制成,截止电压为3.0V。 b)纤维状超级电容器的循环次数,循环电压和电容保持率比较。 图4.用超级电容器纤维制成的织物和3D打印复合物体:a)在恶劣条件下热拉伸超级电容器纤维的电容保持率;纤维在苛刻的条件下具有完整的功能,例如重复的机械弯曲(1000次循环,弯曲半径为5 mm),100次机洗循环,机后编织以及水下充放电连续1个月,b)充放电曲线 串联和并联连接的光纤;这些纤芯也可以串联或并联连接,以具有所需的电容和电压。c)热拉超级电容纤芯的机织和3D打印示意图;这些纤维可以直接机织或钩编(即 手镯)制成大型纺织品,并进一步与其他基于纤维的设备集成在一起。展示了一种100×15.2 cm2多功能纺织品,其中包含十二个1 m超级电容器(4S3P)和一个3 m发光纤维以及20个分立的发光二极管。热拉伸超级电容器纤维也可以用作3D打印的打印火焰。线轴上拉出的纤维直接转移到打印机喷嘴上,并打印到超级电容器眼镜架中,以定制结构电源解决方案。总的来说,本文介绍了五组件单元架构,该架构解决了纺织品储能设备的机械、环境、电气和储能需求。本文实现了超级电容器纤维,其最大面能量密度为306 µWh cm−2,可用能量为≈24mWh。最后,原位气密密封可确保耐湿性,从而在充放电循环中具有长期稳定性,并采用非水电解质进行高压操作。在1.6 V电压下进行13 000次循环后,几乎100%的初始电容得以保留。即使在3D打印、机器编织、水下操作和重复的机械弯曲之后,热拉伸超级电容器纤维仍可以正常工作。将扩展长度的超级电容器纤维和良好的电化学性能整合到各种结构(包括复合材料,纺织品和3D打印介质)中的能力,对需要电力且应将重量保持在最低水平的广泛应用产生了深远影响。(文:SSC) 赞 (0) 相关推荐 800%可拉伸性!南京大学团队发明柔性超级电容器,1000次扭曲仍有90%储能能力 撰文:库珀 编审:寇建超 排版:任佳溪 柔性电子有着广泛的应用场景,比如一些可穿戴显示器.生物医学应用和软体机器人等,如果可以弯曲.扭曲和拉伸,就能带来特殊的功能用途或产品体验.但有一个问题是,虽然这 ... 电磁储能技术介绍 电磁储能 (1)超级电容器储能 双电层型超级电容器,其中的电荷以静电方式存储在电极和电解质之间的双电层界面上,充电时处于理想极化状态的电极表面,电荷将吸引周围电解质溶液中的异性离子,使其附于电极表面, ... 碳纳米管纸电极应用于超级电容器:具有超高性能和柔性 为了满足对高功率.高能量密度的便携式.柔性储能系统日益增长的需求,在各个领域开发下一代电源显得尤为重要.超级电容器因为具有较长的使用寿命.较大的比电容和功率密度,引起了极大地关注.根据不同的储能机制, ... 科学家研发高性能环保超级电容器 商用化或加速(股) 来源:金融界 2020-06-22 08:05:31 关键词: 超级电容器 新能源整车 智能穿戴 超级电容 利好 据外媒报道,俄罗斯斯科尔科沃科技学院.芬兰阿尔托大学与美国麻省理工学院的研究人员合作, ... APPL SURF SCI:微电容器的新电极材料——石墨烯上沉积CoNi层状双氢氧化物阵列 近年来,随着柔性和可穿戴微电子器件在工业和人类生活中的快速发展,具有重量轻.柔韧性高.体积小等优点的纤维状超级电容器(FSSCs)受到了越来越多的关注.然而,FSSCs的能量密度低以及循环稳定性差的缺 ... 陈根:锂电池混合超级电容器,充电速度提升5倍 文/陈根 电池有两个关键参数:能量密度(Wh/Kg)和功率密度(W/Kg).其中,能量密度是电池每千克重量下可以存储的能量重量:功率密度则是设备在充电和放电的时候可以多快地移动能量. 一直以来,锂电池 ... 100米长的DP线来了,支持8K,售价699美元起 Black Box是一家专业音视频线缆和设备制造商,其推出的有源线缆可将DisplayPort(以下称DP)1.4或HDMI2.0信号输送200米.其中DP线缆最大带宽为32.4Gbps,支持的最大分 ... 南京理工《Adv Mater》首次提出阻燃夹层概念,锂硫电池更安全! 编辑推荐:本文报道了一种阻燃聚磷腈(PPZ)共价改性的多孔石墨烯/碳化纤维素纸作为锂硫电池的多功能夹层.这项工作为使用PPZ基材料作为LiPS的强吸附剂,和面向未来增强安全性和电化学性能的下一代锂硫电 ... 大连理工《Adv Mater》:软磁高熵合金的突破性研究成果! 软磁材料的典型特点就是具有低矫顽力HC.高磁导率μ.高饱和磁化强度MS(饱和磁感应强度BS)以及较低的磁损耗P,尤其高温用软磁材料是发展航空.航天和先进武器系统的关键,可作为发动机转子.变压器.磁力轴 ... 北理工《Adv Mater》:碳掺杂TiOx,高效光催化合成氨 氨(NH3)是一种重要的化工原料,在化肥,炸药,纤维,塑料等工业品的合成中起着重要作用.目前,工业上氨的合成是通过哈伯-博施法,需要高温高压解离N2中极强的N≡N键,消耗大量能量,并且释放大量CO2. ... 一块地长100米,宽50米,那这块地多少亩?最简便方法在这里 一块地长100米,宽50米,那这块地多少亩?最简便方法在这里 港理工-苏大《Adv Mater》:首次证明这种合金化纳米线的作用! 编辑推荐:本文证明了将Pd与Ag合金化是显著提高电催化稳定性的可行策略.由于Pd和Ag之间的独特协同作用,这些纳米线显示出对选择性甲酸盐生产的优异电催化性能.该研究首次验证了Pd也可以稳定地产生甲酸盐 ... 中科大王育才/华南理工王均《Adv. Mater.》:主动调控纳米蛋白质冠实现肺炎的精准治疗 尽管纳米载药系统有助于提高药物的溶解性和稳定性.改善药物的循环时间和靶向性.降低药物的毒副作用,纳米药物通过静脉给药时不可避免的面临多重生物屏障,如血液屏障.组织屏障和细胞屏障等,导致其在临床试验中收 ... 【人物与科研】北理工陈南&清华曲良体Adv. Mater.:凤凰涅槃之三维石墨烯重生 导语 佛家释解[凤凰涅槃]是凤凰在大限到来之时集于梧桐枝,在烈火中新生,其羽更丰,其音更清,其神更髓.[涅槃]是佛教教义,是梵文Nirvana的音译,即"重生",由此而焕发出更加强 ... 麻省理工教授对Python学习者的90条建议,有点长,但是受用终生 如果你也在学python,准备要学习python,希望这篇文章对你有用.虽然有点长,但是建议坚持看完! 1. 首先 建议1.理解Pythonic概念--详见Python中的<Python之禅&g ...