杜兰大学研究人员发现新型纳米级材料 或可加快充电时间

据外媒报道，由杜兰大学（Tulane University）科学与工程系Ken & Ruth Arnold早期职业教授（Ken & Ruth Arnold Early Career Professor in Science and Engineering）Michael Naguib领导的研究团队设计出新型纳米级材料，可实现高功率和能量密度，或可大大加快电动汽车和便携式设备（如手机和笔记本电脑）的充电速度。这种新材料有可能将充电时间从几小时缩短到几分钟。

（图片来源：杜兰大学）

该论文为“通过预插层为室温离子液体中的高性能超级电容器MXene电极设计层间间距”，且已发表于期刊《Advanced Functional Materials》。

Naguib表示：“新材料在能量和功率密度方面都非常出色，弥合了电池和电容器之间的差距。”Naguib是二维材料和电化学储能方面的专家。该专家表示：“由于不断向可再生能源转变，市场迫切需要能够处理高充电率和高容量的电化学储能设备。”

虽然锂离子电池，即锂电池或LIBS，可提高较高的能量密度，但当充电率过高时易出现问题，且电解质也存在安全问题。水性电化学电容器，又称超级电容器，可以提供非常高的功率，但其能量密度有限。

此项研究由能源部能源前沿研究中心（DOE-EFRC），隶属于流体界面反应、结构和传输（FIRST）中心，并围绕MXenes展开，有望开发出层间具有导电性且可以承载离子（如锂）的储能材料。室温离子液体具有较高稳定性，且具有更大的能量密度，是非常有前景的电解质，但因其离子太大无法进入MXene层之间，所以存储能量很有限。

Naguib表示：“我们在层之间引入了楔形或柱子以将它们打开，使离子液体离子存储在MXen层之间，从而大大提高能量和功率密度。这项研究表明，优化和设计二维材料中的间距以释放其新应用潜力非常重要。”

除了杜兰大学的研究人员之外，该研究团队还包括来自橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory）、范德堡大学（Vanderbilt University）、北卡罗来纳州立大学（North Carolina State University）和美国国家标准与技术研究院（National Institute of Standards and Technology）的研究人员。