用DVD刻錄機制成的微型超級電容

據人民日報海外版報道，美國研究人員近日公布了他們研制的一種新型電池，這種電池能在幾秒內給手機，甚至是汽車充滿電。

這種名叫微型石墨烯超級電容器的裝置的充電或者是放電速度比常規電池快100倍到1000倍。這種利用單原子層碳制成的電池很容易生產，也很容易與電子產品結合到一起，甚至有可能促使更小的手機誕生。該科研組表示，他們的新突破不僅將會導致充電更快的手機和汽車誕生，而且也會催生更小的電子產品。加州大學洛杉磯分校亨利·薩繆理工程和應用科學學院的材料科學教授理查德·卡納說：“儲能設備與電路相結合具有很大挑戰，它經常會對整個系統的小型化產生很大限制。”

研究人員為了研制這種新的微型超級電容器，他們采用兩維碳片，即石墨烯，它在第三維只有單原子那么厚。該科研組還發現一種能夠輕松生產這種電池的方法，即采用標準DVD刻錄機。研究員艾爾·卡迪說：“制造微型超級電容器的傳統方法涉及到勞動密集型光刻技術，事實證明，這種方法很難制造出符合成本效益的裝置，因此它大大限制了它們的商業應用。而我們采用消費檔次的光雕刻錄，用比傳統裝置低很多的成本大面積生產石墨烯微型超級電容器。采用這項技術后，我們能用便宜材料，在不到30分鐘的時間里，在一個單一的光盤上生產超過100個微型超級電容器。”

為了產生一個高效超級電容器電池，研究人員需要分開安裝兩個電極，以便讓它們中間的可用表面積達到最大化。這么做會導致超級電容器儲存更多電荷。以前的設計把一層層石墨烯堆疊在一起，當做電極，這就如同三明治上的面包片。然而，這種做法在電子電路上并不起作用。在新設計中，研究人員以相互交叉的形式，把電極并排安裝，這與相互交叉的手指類似。這么做有助于擴大兩個電極的可用表面積，并減少電解液里的離子需要傳播的路線。因此新型超級電容器具備比堆疊對比物更強的充電能力和速度性能。研究人員表示，人們甚至可以在家制作這種東西。

艾爾·卡迪說：“這種方法非常簡單、成本低效率高，而且能在家中生產。我們只需一個DVD刻錄機和分散在水里的氧化石墨，這種材料能以很低的價格在市場上買到。”該科研組表示，現在他們希望能與電子產品生產商合作。卡納說：“目前我們正在尋找商業合伙人，幫助我們大量生產我們的石墨烯微型超級電容器。”

理查德·卡納說，對于超級電容器來說，它再“快”也不過是數量上的升級，“小”才是其最大價值。他表示：“一直以來，電子產品的微型化、小型化，常常會遭遇儲能系統方面的阻礙。過大的電池體積，拖累了整個產品的靈活小巧。”而新型超級電容器不但擁有較小的體積，且可以輕易整合到其他配件當中。