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阿爾托大學(xué)和麻省理工學(xué)院的研究人員設(shè)計(jì)了一種高性能、低成本、環(huán)保且可拉伸的超級(jí)電容器，該電容器可用于可穿戴電子產(chǎn)品。

超級(jí)電容器具有高功率密度、快速的充放電速率、長(zhǎng)循環(huán)壽命和成本效益等優(yōu)點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于移動(dòng)和可穿戴電子產(chǎn)品到電動(dòng)汽車等各種領(lǐng)域。然而，在小型設(shè)備的超級(jí)電容器中，將高能量密度、安全性和環(huán)保性結(jié)合在一起一直是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。

“通常使用有機(jī)溶劑來增加能量密度。與具有較高電導(dǎo)率的水性電解質(zhì)相比，有機(jī)溶劑是有害的，對(duì)環(huán)境不友好，并且它們降低了功率密度，”阿爾托大學(xué)的Tanja Kallio教授說。

?研究人員提出了一種“綠色”且易于制造的超級(jí)電容器的新設(shè)計(jì)方案。它由基于水凝膠電解質(zhì)中的氮摻雜石墨烯薄片電極的固態(tài)材料組成。該結(jié)構(gòu)夾在兩個(gè)單壁碳納米管薄膜集電器之間，從而提供了可拉伸性。超級(jí)電容器設(shè)計(jì)方案中的水凝膠可實(shí)現(xiàn)緊湊包裝和高能量密度，并允許使用環(huán)保電解質(zhì)。

科學(xué)家們?cè)O(shè)法通過先前研究中描述的類似超級(jí)電容器來改善原型的體積電容性能、高能量密度和功率密度。經(jīng)過一千次拉伸，科學(xué)家制造出了在50％應(yīng)變下性能不變的原型。為了確保更低的成本和更好的環(huán)境性能，他們使用了基于NaCl的電解液。