財(cái)聯(lián)社10月27日訊（編輯 黃君芝）據(jù)報(bào)道，一種新型超微超級(jí)電容器展示了卓越的能量存儲(chǔ)和設(shè)備電源的潛在革命。

印度科學(xué)研究所儀器與應(yīng)用物理系（IAP）的研究人員設(shè)計(jì)了一種新型的超微超級(jí)電容器，這是一種能夠儲(chǔ)存大量電荷的微小裝置。它也比現(xiàn)有的超級(jí)電容器更小、更緊湊，可以潛在地用于從路燈到消費(fèi)電子產(chǎn)品、電動(dòng)汽車和醫(yī)療設(shè)備等許多設(shè)備。

目前，這些設(shè)備大多由電池供電。然而，隨著時(shí)間的推移，這些電池會(huì)失去儲(chǔ)存電量的能力，因此保質(zhì)期有限。而電容器憑借其設(shè)計(jì)，可以存儲(chǔ)更長(zhǎng)時(shí)間的電荷。例如，一個(gè)工作電壓為 5 伏的電容器在十年后仍能以相同的電壓工作。但與電池不同的是，超級(jí)電容器不能持續(xù)放電，例如為手機(jī)供電。

超級(jí)電容器的優(yōu)勢(shì)

另一方面，超級(jí)電容器結(jié)合了電池和電容器的優(yōu)點(diǎn)——它們可以儲(chǔ)存和釋放大量的能量，因此在下一代電子設(shè)備中備受追捧。

在最近發(fā)表在《ACS能源快報(bào)》上的研究中，研究人員使用場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FET）作為電荷收集器來制造他們的超級(jí)電容器，而不是使用現(xiàn)有電容器中使用的金屬電極。

IAP教授和該研究的通訊作者Abha Misra說：“使用FET作為超級(jí)電容器的電極是調(diào)整電容器電荷的新方法?！?/p>

電容器設(shè)計(jì)的創(chuàng)新

目前的電容器通常使用基于金屬氧化物的電極，但它們受到電子遷移率低的限制。因此，該團(tuán)隊(duì)決定制造混合型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，由二硫化鉬（MoS2）和石墨烯的幾原子厚層交替組成，以提高電子遷移率，然后與金觸點(diǎn)相連。

然后，兩個(gè)FET電極之間使用固體凝膠電解質(zhì)，以構(gòu)建固態(tài)超級(jí)電容器。整個(gè)結(jié)構(gòu)建立在二氧化硅/硅基底上。

研究人員說，“設(shè)計(jì)是關(guān)鍵部分，因?yàn)槟阋蟽蓚€(gè)系統(tǒng)。這兩個(gè)系統(tǒng)是兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管電極和凝膠電解質(zhì)（一種離子介質(zhì)），它們具有不同的電荷容量。制造這種裝置以獲得晶體管的所有理想特性具有挑戰(zhàn)性。由于這些超級(jí)電容器非常小，沒有顯微鏡是無法看到的，而且制造過程需要高精度和手眼協(xié)調(diào)?！?/p>

性能和未來計(jì)劃

超級(jí)電容器制作完成后，研究人員就會(huì)通過施加各種電壓測(cè)量了該裝置的電化學(xué)電容或電荷保持能力。他們發(fā)現(xiàn)，在一定條件下容量增加了3000%。相比之下，僅含有MoS2而不含石墨烯的電容器在相同條件下容量?jī)H提高了18%。

未來，研究人員計(jì)劃探索用其他材料替代MoS2能否進(jìn)一步提高超級(jí)電容器的存儲(chǔ)能力。他們補(bǔ)充說，他們的超級(jí)電容器功能齊全，可通過片上集成應(yīng)用于電動(dòng)汽車電池等儲(chǔ)能設(shè)備或任何小型化系統(tǒng)中。他們還計(jì)劃為超級(jí)電容器申請(qǐng)專利。