0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

超过现有材料四倍,新型碳材料超级电容器创下储能纪录

微云疏影 来源:EDN电子技术设计 作者:EDN电子技术设计 2023-12-06 17:03 次阅读

说起储能设备,人们最熟悉的当然是电池,它们可以将电能转化为化学能储存起来,电容器则是以电场形式存储能量,在给定体积内,它们储存的能量可能没有电池多,但它们可以反复充电并且不会失去保持电量的能力。而超级电容器可以比普通电容器存储更多的电荷,并且比电池充电和放电更快,是新能源汽车日趋普及的今天一个非常重要的研究方向。

近日,美国橡树岭国家实验室(ORNL)的研究人员在机器学习的指导下,设计了一种创纪录的碳基超级电容材料,它储存的能量是当前最佳商业材料的4倍。用这种新材料制造的超级电容器可储存更多的能量,从而改善再生制动系统、电力电子设备和辅助电源,成功地将碳基超级电容器的储能边界推向了一个新的水平。

商用超级电容器有阳极和阴极两个电极,它们是分开浸泡在电解液中的。在电解液和碳之间的界面上,双电层可逆地分离电荷。而制造超级电容器电极的首选材料是多孔碳,因为这些孔为存储静电电荷提供了很大的表面积。

据介绍,该研究团队利用机器学习建立了一个人工神经网络模型,通过对模型加以训练来开发一种用于能量传输的“梦幻材料”。该模型预测,如果碳与氧和氮共掺杂,碳电极的最高电容将会达到每克570法拉。基于此,研究团队设计了一种多孔掺杂碳,可为界面电化学反应提供巨大的表面积,最终成功地合成出了这种用于存储和传输电荷的富氧碳框架材料。这种材料的电容为每克611法拉,是典型商业材料的4倍,并且这种材料的表面积是含碳材料中最高的记录之一,每克重量的表面积超过4000平方米。

这种材料之所以能取得如此高的性能,主要是归功于这种富氧碳框架中的两种孔隙——2至50nm之间的中孔/小于2nm的微孔,较小的微孔为材料提供了更大的表面来存储电荷,而较大的中孔则像高​​速公路一样,可以加快充电/放电速率,大小孔隙数量的平衡最终成功推进实现了最佳性能。

wKgaomVwONKAUIjRAATBfr8p1DM637.png

机器学习引导材料合成的流程 来源:《自然-通讯》

据悉,该研究使用的数据驱动的机器学习方法极大的加快了研究进程,过去想要实现相同的目标至少需要一年的时间,现在仅需要三个月。而在这项研究中,研究人员仅仅使用了当时情况下最好的数据,但现在他们又拥有了更多的边界数据可以用来训练下一步研究的机器学习模型,可以进一步加速超级电容器碳材料的开发和优化。

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 超级电容器
    +关注

    关注

    19

    文章

    405

    浏览量

    28648
  • 制动系统
    +关注

    关注

    0

    文章

    123

    浏览量

    15785
  • 机器学习
    +关注

    关注

    66

    文章

    8373

    浏览量

    132391
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    超级电容器凭什么能取代锂电,可能吗?

    超级电容器凭什么能取代锂电,可能吗?超级电容器,据了解超级电容器应用极为广泛,除电动汽车之外、在
    的头像 发表于 07-10 13:44 521次阅读
    <b class='flag-5'>超级</b><b class='flag-5'>电容器</b>凭什么能取代锂电,可能吗?

    超级电容器属于领域的未来嘛?

    超级电容器(也称为EDLC、法拉电容或黄金电容)在领域具有很大的潜力。与传统的化学电池相比,
    的头像 发表于 06-30 08:15 373次阅读
    <b class='flag-5'>超级</b><b class='flag-5'>电容器</b>属于<b class='flag-5'>储</b><b class='flag-5'>能</b>领域的未来嘛?

    超级电容器在高性能电源应用中的优势

    超级电容器在高性能电源应用中的优势超级电容器(法拉电容)作为一种新型
    的头像 发表于 06-04 09:31 451次阅读
    <b class='flag-5'>超级</b><b class='flag-5'>电容器</b>在高性能电源应用中的优势

    影响超级电容器时间的因素

    超级电容器,作为一种介于传统电容器与电池之间的新型元件,以其独特的性能在能源存储领域引起了广
    的头像 发表于 05-20 15:30 683次阅读

    超级电容能有什么作用?

    超级电容器(也称为超级电容或电化学电容器)是一种新型
    的头像 发表于 04-23 17:31 932次阅读

    超级电容的基本原理介绍

    超级电容器,也称为超级电容器或电化学电容器,是一种新型
    的头像 发表于 04-23 17:03 1949次阅读

    超级电容能有什么特点?

    超级电容器(也称为超级电容或电化学电容器)是一种新型
    的头像 发表于 04-23 16:32 1691次阅读

    超级电容原理是什么?超级电容器的分类

    超级电容原理是什么?超级电容器的分类超级
    的头像 发表于 04-01 11:24 1141次阅读
    <b class='flag-5'>超级</b><b class='flag-5'>电容</b>的<b class='flag-5'>储</b><b class='flag-5'>能</b>原理是什么?<b class='flag-5'>超级</b><b class='flag-5'>电容器</b>的分类

    超级电容器的概念是什么?

    超级电容器的概念是什么?超级电容技术介绍超级电容是一种介于传统
    的头像 发表于 03-22 10:03 1678次阅读
    <b class='flag-5'>超级</b><b class='flag-5'>电容器</b>的概念是什么?

    超级电容器比电池更好吗?

    超级电容器是一种新型器件,主要用于断电后提供短期能量的后备电源,其能量密度介于普通电容和二
    发表于 02-18 15:38

    超级电容器与传统电容器的区别 影响超级电容器性能的因素

    超级电容器与传统电容器的区别 影响超级电容器性能的因素 在现代电子技术和能量储存领域,超级
    的头像 发表于 02-02 10:28 2971次阅读

    超级电容器比电池更好吗?

    超级电容器是一种新型器件,主要用于断电后提供短期能量的后备电源,其能量密度介于普通电容和二
    发表于 01-06 16:33

    超级电容器概述

    超级电容器概述 用于存储电能的化学电池的一种替代方案是超级电容器超级电容器也被称为双电层
    的头像 发表于 12-18 04:18 1953次阅读
    <b class='flag-5'>超级</b><b class='flag-5'>电容器</b>概述

    超级电容器和锂离子电容器原理(02)

    超级电容器和锂离子电容器的充放电速度比较 超级电容器和锂离子电容器的充放电速度也存在明显的差异。
    的头像 发表于 12-07 09:09 801次阅读
    <b class='flag-5'>超级</b><b class='flag-5'>电容器</b>和锂离子<b class='flag-5'>电容器</b>的<b class='flag-5'>储</b><b class='flag-5'>能</b>原理(02)

    超级电容器和锂离子电容器原理(01)

    超级电容器和锂离子电容器原理存在明显的差异。超级电容器
    的头像 发表于 11-29 09:06 1162次阅读