一种具有超高电荷存储能力的新型超微型超级电容器

印度科学研究所(IISc)仪器与应用物理系(IAP)的研究人员设计了一种新型超微型超级电容器，这是一种能够存储大量电荷的微型设备。它也比现有的超级电容器更小、更紧凑，可用于从路灯到消费电子产品、电动汽车和医疗设备等许多设备。

大多数这些设备目前都由电池供电。然而，随着时间的推移，这些电池会失去储存电荷的能力，因此保质期有限。另一方面，由于其设计，电容器可以存储更长时间的电荷。例如，在5伏电压下工作的电容器即使在十年后仍将继续在相同电压下工作。但与电池不同的是，它们不能持续释放能量——例如为手机供电。

另一方面，超级电容器结合了电池和电容器的优点——它们可以储存和释放大量能量，因此在下一代电子设备中备受追捧。

在当前发表于ACSEnergyLetters的研究中，研究人员使用场效应晶体管或FET作为电荷收集器制造了他们的超级电容器，而不是现有电容器中使用的金属电极。“使用FET作为超级电容器的电极是调节电容器电荷的新方法，”IAP教授兼该研究的通讯作者AbhaMisra说。

目前的电容器通常使用基于金属氧化物的电极，但它们受到电子迁移率差的限制。因此，Misra和她的团队决定构建由交替的几个原子厚的二硫化钼(MoS2)和石墨烯层组成的混合FET，以提高电子迁移率，然后将其连接到金触点。在两个FET电极之间使用固体凝胶电解质来构建固态超级电容器。整个结构建立在二氧化硅/硅基上。

“设计是关键部分，因为您正在集成两个系统，”米斯拉说。这两个系统是两个FET电极和凝胶电解质，一种离子介质，它们具有不同的电荷容量。VinodPanwar博士IAP的学生和主要作者之一补充说，制造器件以正确获得晶体管的所有理想特性是一项挑战。由于这些超级电容器非常小，没有显微镜是看不到它们的，而且制造过程需要高精度和手眼协调能力。

制造超级电容器后，研究人员通过施加各种电压来测量该设备的电化学电容或电荷保持能力。他们发现，在某些条件下，电容增加了3000%。相比之下，仅包含MoS2而不含石墨烯的电容器在相同条件下仅显示出18%的电容增强。

未来，研究人员正计划探索用其他材料代替MoS2是否可以进一步增加超级电容器的电容。他们补充说，他们的超级电容器功能齐全，可以通过片上集成部署在电动汽车电池或任何微型系统等储能设备中。他们还计划为超级电容器申请专利。

　　免责声明：本文由用户上传，与本网站立场无关。财经信息仅供读者参考，并不构成投资建议。投资者据此操作，风险自担。 如有侵权请联系删除！