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由于被科学家错误创造的有更高19倍能量密度的新电容器电动汽车电池可以持续远更长

2024-05-11 09:46阅读：

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由于被科学家错误创造的有更高19 倍能量密度的新电容器电动汽车电池可以持续远更长

By Rory Bathgate
2024/5/10
Electronics
由于一种在未来能被用来制造远更好的电容器的新结构，电动汽车和笔记本电脑电池可以远更快充电并持续更长时间

由于被科学家错误创造的有更高19倍能量密度的新电容器电动汽车电池可以持续远更长
手机和电动汽车中的电池可以持续远更长，归功于科学家错误地创造了新型电容器。 (Image credit: Viaframe/Getty Images)
科学家说，一种新的可以使电动汽车或设备中的电容器能够远更
长储存能量的材料结构革命化能量存储。
研究人员已经从新的“异质结构”开发了有一种新颖属性的电容器，不用影响它们的快速充电能力降低能量耗散的速度。
科学家们说，这项新发现没有被打算，它建立在新颖的电子工作上，可能是跨消费类装置诸如笔记本电脑或智能手机更好电池寿命的基础以及电网规模储能中更大灵活性。科学家们在4月18日发表在Science杂志上的一项研究中描述了他们的发现 .
虽然电池能长时间储存能量，但它们要用很长时间来充电和放电。这就是电容器进来的地方——它们将电力储存在一个电场中，能被快速充电和放电，以便按需要快速获得电力。
例如，智能手机通常使用来自电池的电力，但当需要短爆发电力时例如相机闪光灯则从电容器获取能量。每部智能手机通常有数百个电容器。
一些电容器用铁电材料来储存能量。这些材料被自然的极化，通过施加一个电压能被逆反。当极化被逆反时甚至在电压被移除后它仍然像“记忆”一样在电容器中。

由于被科学家错误创造的有更高19倍能量密度的新电容器电动汽车电池可以持续远更长
研究人员破解可以帮助普通电气设备在两次充电之间持续近 20 倍更长的电池新方法， (Image credit: ktsimages/Getty Images)
施加电力逆转这些材料的极化，甚至在电力已经被移除后它们能保持这种极化。然而，与电池相比它们在更长时间上通常较差的保留能量。
新结构位于一个导电性和非导电性之间的物理和化学平衡中，让它更有效的保留能量。偶然的，研究人员发现了在芯中的一个微小间隙增加缓释时间——一个用于描述电容器失去电荷周期的术语。
在每个异质结构中，2D 和 3D 材料被在原子水平上像千层面中的意大利面片一样分层，每层之间都有化学和非化学键。整体结构的最大厚度刚好是30 纳米——比一根人类头发更细约30000 倍。
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研究人员说该技术可以提供比当前电容器更高19倍的能量密度。该团队还报告了一个超过 90% 的效率，该领域的一个杰出成果。按照 2023 年 7 月发表在《材料》杂志上的研究，新型铁电电容器的可比效率为 86.95%。
华盛顿大学机械工程和材料科学助理教授白（Sang-Hoon Bae）在一份声明中说，“我们发现了介电缓释时间能被由材料结构中一个非常小的间隙调节或诱导，这种新的物理现象是某些我们以前从未见过的东西。它使我们能够以这样一种它不极化并失去充电能力的方式操纵介电材料”。
如果大规模复制该结构可以推动我们存储和获取能量方式中的一个转变，因为它将允许不用牺牲长期存储稳定性按需快速获取能量。随更高的能量密度，下一代电容器可以更多使用快速充电电容器需要长期存储的设备如电动汽车。电容器还可以为电网或私人工业用途提供快速、按需的电力。
https://www.livescience.com/technology/electronics/ev-batteries-could-last-much-longer-thanks-to-new-capacitor-with-19-times-power-density-that-scientists-created-by-mistake

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