甘蔗超级电容器可使手机快速充电

在伦敦大学玛丽皇后学院（QMUL）和剑桥大学的研究人员已经找到一种方法来提高一次所有三个问题。

他们的原型聚合物电极，像糖果一般挂在圣诞树上，实现储能接近理论极限，而且表现出灵活性和弹性的充电/放电循环。SMT贴片加工

该技术可应用于多种类型的超级电容器材料，使手机、智能服装和可植入设备快速充电。

解决方案

赝电容是一个性质的聚合物和复合超级电容器，允许离子进入材料内部，因此包比碳的主要存储电荷离子的电荷（多集中在所谓的双电层）表面附近。

然而，聚合物超级电容器的问题是，这些化学反应所需的离子只能进入物质表面下面的顶端几纳米，剩下的电极作为自重。作为纳米结构的生长聚合物是增加表面附近可访问材料数量的一种方法，但这种方法可能昂贵，难以扩展，并且常常导致机械稳定性差。

然而，研究人员，已经开发出一种交织在一块体材料的纳米结构，从而达到传统的利益实现不使用复杂的合成方法或牺牲材料的韧性。

项目负责人Stoyan Smoukov解释说：“我们的超级电容器可以储存大量的电荷很快，因为薄的活性材料（导电聚合物）总是与第二聚合物含有离子接触，就像一个糖果红薄的区域总是在接近白色的部分。但这是一个小得多的规模；

这种互穿结构使材料弯曲更容易，以及膨胀和收缩，不开裂，从而更长寿。这种方法就像杀死两个，而不是一个石头三只鸟。

结果

Smoukov集团曾率先组合路线采用互穿聚合物网络（IPN）的多功能性，每个组件都有自己的功能，而不是使用试验和错误的化学适合所有职能的一个分子。

这一次他们把这种方法应用于能量储存，特别是超级电容器，因为已知电极表面下物质利用率低的问题。

这种相互渗透技术大大增加了材料的表面积，或者更准确地说不同的聚合物组分之间的界面面积。

渗透也正好解决超级电容器的其他两个主要问题。它带来了灵活性和韧性，因为界面阻止了材料中可能形成的任何裂纹的生长。它还允许薄的区域不断膨胀和收缩，而不会产生大的应力，因此它们具有耐电化学性能，并且在许多充电周期中保持其性能。

研究人员目前正在合理设计和评估一系列材料，这些材料可以被应用到互穿聚合物系统中，以实现更好的超级电容器。

在即将出版的《可持续能源与燃料》杂志上，他们综述了人们用来改进新型超级电容器所需的多种参数的不同技术。

这种装置可以用柔软和灵活的独立薄膜制成，可以嵌入智能服装、可穿戴和植入式设备以及软机器人中的电子产品。开发人员希望为新兴的物联网设备提供无处不在的电源，这仍然是一个重大的挑战。