與現有技術相比，紅色和白色蔗糖狀聚合物編織的超級電容器可以增加電荷存儲容量
如果科學家們要實現可植入的人造器官或衣服自身干燥的目標，他們首先需要解決不靈活電池耗電量太快的問題。目前研究人員報告說，他們正在接近目標，他們已經開發出一種新材料，通過將兩種聚合物編織在一起，從而大大增加電荷存儲容量。
研究人員將在第255屆美國化學學會（ACS）全國會議和展覽會上介紹他們的工作。“我們一直在開發應用于涉及致動和觸覺感測的聚合物網絡，”Tiesheng Wang說：“在項目結束后，我們意識到我們制造的可拉伸、可彎曲材料可能會用于儲能?！?/p>
電池，特別是鋰離子電池，主宰著儲能領域。然而，電池充電和放電過程中的化學反應很慢，限制了它們可以提供的功率。另外，電池會隨著時間的推移而老化，需要更換。替代能源儲存裝置的超級電容器可快速充電，并且產生足夠的電力，這可能使電動汽車加速更快，以及用于其他應用。除此之外，超級電容器儲存靜電能量，而不是化學能，這使得它們比許多電池更加穩定和持久。但是目前的商用超級電容器需要粘合劑并且能量密度低，限制了它們在新興的電子器件中的應用。
劍橋大學（英國）StoyanSmoukov博士實驗室的研究生Wang認為，他們正在從事研究的柔性導電聚合物材料可能是更好的選擇。諸如聚-3,4-亞乙基二氧噻吩（PEDOT）等導電聚合物是候選超級電容器，其傳統的基于碳的超級電容器相比，更適合作為電荷存儲材料。它們是贗電容性的，意味著它們允許可逆的電化學反應，它們化學穩定性好而且便宜。然而，離子只能穿透幾納米厚的聚合物，留下很多靜負載材料?？茖W家以前曾開發納米結構以提高離子遷移率，在導電聚合物的頂部沉積薄層導電聚合物，通過使更多聚合物接近離子來提高超級電容器的性能。根據Wang的說法，這種做法的缺點是這些納米結構易碎，在擴大規模時難以重復制造，電化學穩定性差，限制了它們的適用性。
因此，Smoukov和Wang通過將導電聚合物與離子存儲聚合物編織在一起，開發出了更強的材料。兩種聚合物縫合在一起形成甘蔗般的幾何形狀，其中一種聚合物起到白色條紋的作用，另一種聚合物起著紅色的作用。當PEDOT導電時，另一種聚合物聚環氧乙烷（PEO）可以存儲離子。這種交織的幾何形狀有利于儲能，Wang說，因為它可以使離子更多地接觸整個材料，從而接近“理論極限”。
測試結果表明，甘蔗超級電容器在柔韌性和循環穩定性方面超過PEDOT的性能。與傳統的基于PEDOT的超級電容器相比，它的電容量也幾乎增加了一倍。
目前仍有改進的空間。Smoukov說：“在未來的實驗中，我們將用聚苯胺替代PEDOT來增加電容，聚苯胺可以儲存更多的單位質量電荷，儲存的電量可能是同質量PEDOT的三倍?！边@意味著在存儲相同能量時，較輕的電池可以更快地充電，這是開發新型可穿戴設備，機器人和其他設備時的重要考慮因素。
原文來自phys網站
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