柔性超级电容器突破:10分钟充满电动车、耐折叠、万次循环不衰减
伦敦大学学院与中科院团队研发柔性超级电容器,同时实现高功率密度(10,000 W/L)与高能量密度(88.1 Wh/L),媲美铅酸电池能量密度但功率密度高两数量级。180°折叠零衰减,5000循环保持97.8%容量,6cm²器件展现极致综合性能。
材料创新:孔径匹配离子直径的石墨烯电极
深度反应离子刻蚀制备可控间距硅微柱阵列,嵌入柔性透明聚合物。斜切尖端结构捕获反射光二次吸收,透光率10-55%可调。
关键发现:孔径等于电解质离子直径时,离子传输阻力最小,同时实现快速充放电(高功率)与大量储能(高能量)——打破传统超级电容“二选一”困境。
应用前景与挑战
电动车:10分钟充满300公里续航。
消费电子:手机几分钟充满,柔性屏/可穿戴完美适配。
安全性:无液态电解质,消除爆炸风险。
现状:实验室原型,距商业化尚远,团队持续优化设计与效率。
研究发表于《Nature Energy》DOI:10.1038/s41560-020-0560-6。
工业技术