印度科学研究所(IISc)仪器仪表与应用物理系(IAP)的研究人员设计了一种新型超微超级电容器，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。
目前这些设备大多由电池供电。然而，随着时间的推移，这些电池会失去储存电量的能力，因此保质期有限。另一方面，由于电容器的设计，它可以储存更长时间的电荷。例如，一个工作电压为5伏的电容器，即使在十年之后也会继续工作在相同的电压下。但与电池不同的是，它们不能持续释放能量——比如为手机供电。
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的能量，因此在下一代电子设备中非常抢手。
在目前的研究中，发表在ACS能源通讯在美国，研究人员使用场效应晶体管(fet)作为电荷收集器来制造超级电容器，而不是使用电极现有电容器中使用的Tallic电极。“使用FET作为超级电容器的电极是调整电容器电荷的一种新方法，”IAP和correspo教授Abha Misra说这项研究的作者。
电流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和她的团队决定建造混合fet，由交替的少原子厚层二硫化钼(MoS2)和石墨烯组成，以增加电子迁移率，然后连接到金触点。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。
米斯拉说:“设计是关键部分，因为你要集成两个系统。这两种系统是两个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。该研究的主要作者之一、IAP的博士生Vinod Panwar补充说，要制造出具有晶体管所有理想特性的器件是很有挑战性的。由于这些超级电容器非常小，没有显微镜就无法看到它们，而且制造过程需要高精度和手眼协调。
一旦超级电容器被制造出来，研究人员通过施加不同的电压来测量该装置的电化学电容或电荷持有量。他们发现，在一定条件下，电容增加了3000%。相比之下，在相同条件下，只含有MoS2而不含石墨烯的电容器的电容仅增强了18%。
在未来，研究人员正计划探索用其他材料取代MoS2是否能进一步提高超级电容器的电容。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储能设备中，如电动汽车电池或任何小型化系统中。他们还计划申请超级电容器的专利。
更多信息:Vinod Panwar等人，栅场诱导的mos2 -石墨烯基超微电化学电容器的非凡储能，ACS能量快报(2023)。DOI: 10.1021 / acsenergylett。2c02476期刊信息:ACS Energy Letters
印度科学研究所提供 引用:一种具有超高电荷存储能力的新型超微超级电容器(2023,3月31日)于2023年3月31日从https://techxplore.com/news/2023-03-ultramicro-supercapacitor-ultrahigh-storage-capability.html此文档检索 作品受版权保护。除为私人学习或研究目的而进行的公平交易外，未经书面许可，不得转载任何部分。的有限公司 Ntent仅供参考之用。
