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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 化学化工区 » 电化学 » 化学电源 » AM今天刚出炉的一篇非常有意思的"超级电容器电线"
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mtyhyzn

铜虫 (小有名气)

[交流] AM今天刚出炉的一篇非常有意思的"超级电容器电线"已有16人参与

今天Advanced Materials刚刊出来的一篇名为“Energy Storing Electrical Cables: Integrating Energy Storage and Electrical Conduction"的很有意思的文章。作者利用铜线在上面长出氧化铜纳米线作为模板沉积二氧化锰制备成一个内电极，同理，外电极也是由铜箔纸氧化长出氧化铜纳米线作为模板再沉积二氧化锰制备而成。文章的巧妙之处在于，氧化铜正好成为一个绝缘层隔绝了内电极里面铜线的电流，可以让其自由导电；同时由内外电极构成的储能区间正好是一个超级电容器，这样一个双重功能的器件就造出来了。由于这种超级电容器电线把不同功能的两个部件整合在一起，可以有效节省空间和重量，对于航天事业有着极大地市场价值。我觉得如果有一天应用到楼层里面，这样万一地震，台风断了外部供应的电源，由于一个楼层有那么多电线，这样至少能够起到暂时供电的效果。作者的点子还是非常有意思的。AM今天刚出炉的一篇非常有意思的"超级电容器电线"
Fig 1.jpg
可以看到二氧化锰均匀地镀在一根根氧化铜纳米线上，根据不同沉积时间，可以有效地控制二氧化锰的厚度。作者把二氧化锰玩到极致，当镀到几个纳米厚时，比电容非常迫近于二氧化锰的理论值。我们知道，一般情况下电极有效物质的质量不能太小，不然就没有实际应用的效果。但是由于这个是以电线为载体，所以这种情况就比较特殊了：首先，如果电极有效物质负载重量过多，导致电线过重就不能达到对电线的一般要求；其次，由于电线一般都有很长的长度，所以即使单位面积的负载量较少，但是当电线具有很长的距离的时候负载量就积少成多。不过作者还是做了增大载量的实验，当增大到大于0.5 mg/cm2的时候，还能保持在500 F/g，这个效果还是相当不错的。

AM今天刚出炉的一篇非常有意思的"超级电容器电线"-1
TOC.jpg

总体来说，作者的工作量还是比较大的，强力推荐大家把补充材料也下下来看看，里面的补充图表非常多，还有对于双重功能器件的实际测试补充，很值得一看。

楼主更新一下最新信息，这篇文章已经被Nature专门写了两页的报道发表出来了 作者是Yury Gogotsi
有兴趣的可以看http://www.nature.com/nature/journal/v509/n7502/full/509568a.html

[ Last edited by mtyhyzn on 2014-5-30 at 06:49 ]


AM今天刚出炉的一篇非常有意思的"超级电容器电线"-2
Screen Shot 2014-06-01 at 3.27.54 PM.png



[ Last edited by mtyhyzn on 2014-6-2 at 09:59 ]
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Make impossible possible.
1楼2014-03-28 06:12:00
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mtyhyzn

铜虫 (小有名气)
引用回帖:
5楼: Originally posted by zhu1yg at 2014-03-28 23:51:44
这真的只能当做一种想法，你要知道为什么电线要用绝缘材料，不就是为了防击穿吗。这样的设计不是凭空增加成本和击穿风险吗？为什么大家对这样不靠谱的想法会趋之若鹜呢？

这位虫友你好，我觉得你的说法也对也不对。首先，如果从实际角度看，确实还存在很多问题。但是任何一个实际生活中的发明，都是通过不断的改进而来的。所以对于一个概念的提出，肯定有很多问题要解决不是么。王忠林教授的纳米发电机不也有很多觉得荒谬么。其次，你看看现在Nature Science的文章，大部分都是玩一个很有创意的概念，对于实际应用确实还有一定距离。但是就是这些不靠谱的想法，只要有一两个实现，就会对人类的生活造成很大的影响。所以我觉得有创意的点子还是需要鼓励的。如果你觉得我说得不对的地方，还请指正。谢谢。
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11楼2014-03-29 10:57:50
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mtyhyzn

铜虫 (小有名气)
引用回帖:
9楼: Originally posted by xgyanger at 2014-03-29 09:16:10
感兴趣的是如何将氧化锰上面的电荷快速导出。

这个概念三维电池、电容器也出来一段时间了。相对于传统的结构可能功率、电流密度可提高；但中间绝缘层的质量等变长后会占非常高的比重。
...

这位虫友的见解非常独到，我也赞同你得观点。我觉得吧，氧化锰上面的电荷是通过镀在纳米结构上面的金属层来传导的，所以这个金属层对于电荷的快速导出起到至关重要的地位。至于你说得中间绝缘层的质量，我看了下作者在补充材料对于绝缘层厚度的测试，我觉得这个绝缘层还是比较薄的，比重应该不会达到非常高的地位。一点愚见，还请指教。
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12楼2014-03-29 11:14:54
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mtyhyzn

铜虫 (小有名气)
引用回帖:
10楼: Originally posted by xmdxx1182 at 2014-03-29 10:07:07
0.5 mg/cm2居然还不错。。。低于1mg/cm2都垃圾文章，就这么简单。

这位虫友的观点，我赞同也不赞同。首先，载量对于传统的sandwich type的超电容的确不能太低，我也赞同你的观点。但是对于cable type的超电容，因为它本身也是一根导电线，你不能单位面积负载过多，这样电线过重，就失去了实际应用价值，你觉得我说的对不对呢？其次，作者只是做到0.5并不代表只能负载到0.5，我猜想达到1mg/cm2以上，通过那个曲线图，比电容可能还有200F/g左右，这个效果应该也还可以。一点小小愚见，还请多多指正。
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13楼2014-03-29 11:22:16
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mtyhyzn

铜虫 (小有名气)
引用回帖:
14楼: Originally posted by xmdxx1182 at 2014-03-29 11:30:15
如果这个概念是要用来做储能器件，就像你说的给楼房补电，那么我猜0.5mg/cm2是远远不够的，就是1也不够。太多了，电线重量承受不了，太少，没有实际应用价值。...

我觉得你说得很有道理，我非常赞同。不过这毕竟只是一个概念的提出，我觉得未来比如通过换其他活性材料等等，或许能够达到一个两全其美的办法。任何文章都有不足之处，我觉得正是这样，才留给后人更多机会去发文章，不是么。呵呵，一点愚见，还请多多指教。
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15楼2014-03-29 11:43:44
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mtyhyzn

铜虫 (小有名气)
引用回帖:
18楼: Originally posted by lfkong at 2014-03-30 11:06:50
你的观点是，现在只要能提出个新的概念，就能发些文章，甚至是“好”文章！这个没问题，现在学术界，尤其是国内学术界的风气就是这样，随大流当然好了。

但是，问题在于，发了文章之后怎么办？概念炒作过了，然 ...

你好，谢谢你的回复。学术界确实存在炒概念和发文章为目的的现象，但是我认为不能因为这个就一竿子把人打死，认为这些都是没有益处的。就像我之前说过，只要有一百个里面有一个成功了，就是很了不起了的。而且，相比于发文章浪费纳税人的钱，恐怕还有更多浪费纳税人的钱的事吧。

在说说你对于这篇文章的观点，不错，氧化铜不是完全的绝缘体，但是厚度是达到微米级别（如果你看了补充材料的话），而且氧化铜的厚度是可以通过加热条件来控制的。做出来的器件作者也通过实验证明了导电和储能同时工作的可行性（详见补充材料）。退一步讲，假设氧化铜不能完全阻隔电流，可以通过镀一层绝缘高分子层（i.e. polyacrylonitrile)，然后再在上面建立电极。很多问题都是可以通过人类的聪明才智解决的，你说不是吗？
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19楼2014-03-31 04:24:38
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mtyhyzn

铜虫 (小有名气)
楼主更新一下最新信息，这篇文章已经被Nature专门写了两页的报道发表出来了 作者是Yury Gogotsi
有兴趣的可以看http://www.nature.com/nature/journal/v509/n7502/full/509568a.html
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25楼2014-05-29 23:52:11
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