杜兰大学一位获奖的研究人员领导的团队发现，电动汽车和便携式设备(如手机和笔记本电脑)的充电速度可能会显著加快。该团队由科学与工程领域的肯和露丝阿诺德早期职业教授迈克尔·纳吉布(Michael Naguib)领导，在纳米尺度上设计了新型材料，以实现高功率和能量密度。
这种新材料有可能将充电时间从几小时缩短到几分钟。
该团队的研究成果题为“在室温离子液体中预插入高性能超级电容器MXene电极的层间间距工程”，已发表在《高级功能材料》杂志上，并被选为该杂志的封底。
Naguib说:“在能量和功率密度方面，我们的表现非常出色，弥补了电池和电容器之间的差距。”
Naguib是二维材料和电化学储能方面的专家。他说，向可再生能源的合理转变导致了对能够处理高充电率和高容量的电化学能源存储设备的迫切需求。
虽然锂离子电池(又称锂离子电池或LIBS)提供的能量密度最高，但他说，“在高充电率方面，它们仍然很困难，而且它们的电解质存在一些安全问题。”
另一方面，他说，水溶液电化学电容器，也被称为超级电容器，可以提供非常高的功率，但其能量密度是有限的。
Naguib的研究项目由美国能源部的能源前沿研究中心(DOE-EFRC)资助，该中心是流体界面反应、结构和传输(FIRST)中心的一部分。Naguib的工作围绕MXenes展开，这是一种很有前途的储能材料，具有导电性，可以在层间承载锂等离子。室温离子液体是很有前途的电解质，因为它们提供了稳定性和更大的能量密度。但由于它们的离子太大，无法进入MXene层之间，所以储存的能量是有限的。
Naguib说:“我们在两层之间引入楔形物或柱状物，将它们打开，允许离子液体离子存储在MXene层之间，从而实现非常高的能量和功率密度。”
他说，这项工作证明了优化和设计二维材料间距的重要性，以释放它们的新应用潜力。
除了来自杜兰大学的作者，这项研究的团队还包括来自橡树岭国家实验室、范德比尔特大学、北卡罗来纳州立大学和国家标准与技术研究所的研究人员。
