3D打印技术或将引发超级电容器制造革命
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科学家们虽然在研发过程中走了一点弯路，但他们制备的基于活性石墨烯材料(graphene-enabled)的超级电容器已然准备好给世人一点惊喜。这是该研究领域一次重大的进步，来自加州大学圣克鲁兹分校(UCSC)和劳伦斯·利弗莫尔实验室(LLNL)的研究人员们使用一种基于石墨烯的气凝胶(graphene-based aerogel)材料成功制备出用于超级电容器的电极，该元件具备有史以来高的面积比电容(areal capacitance)。
“我们的工作次展示了一种能规避掉这个问题的3D打印技术”，加州大学圣克鲁兹分校教授Yat Li说到。他同时也是这篇发表在焦耳杂志（journal Joule）上介绍该团队研究成果的论文的共同作者。据他介绍，这是科学家次能在不牺牲电极电化学性能的条件下制成每立方厘米含超过180毫克活性材料的大质量负载(high mass loading)。
“虽然3D打印石墨烯气凝胶体积比电容(low volumetric capacitance)较低，但是我们成功通过向疏松多孔的石墨烯碳架内注入更多纳米材料的方式增大了它的密度，进而达到提升性能的目的，”Li教授说到，“我们的3D打印石墨烯气凝胶/二氧化锰电极(3D-printed graphene aerogel/MnO2 electrodes)的体积比电容性能相比传统纯石墨烯气凝胶电极(pure graphene aerogel electrodes)提升了数百倍。”按照Li的说法，他们制成的这些质量负载性能比之前学术杂志报道过的提升了大约2到3个量级。
这项研究成果或许还将深刻影响储能装置未来的发展方向。迄今为止，大多数材料在质量负载增加情况下会因为电极内离子扩散不足(ion diffusion)而丧失大部分储能能力。令人欣喜的是，该团队的这项工作验证了“打印”制备超级电容器电极的可行性，这必将在超级电容器制造领域掀起一场技术革命。
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