立即发布
北卡罗莱纳州立大学的研究人员发现，一种包含原子薄水层的材料能够比不包含水层的相同材料更快地存储和传递能量。这一发现提出了一些关于液体在这种规模下的行为的有趣问题，并为未来的储能技术的形成提供了希望。
“这是一个概念验证,但使用水或其他溶剂的想法“曲调”离子传输的分层材料是非常令人兴奋,”Veronica Augustyn说,材料科学和工程学副教授数控状态和相应的作者的一篇论文描述了工作。“基本的想法是，这可以增加单位体积存储的能量，离子在材料中的扩散更快，电荷转移更快。
奥古斯汀说:“同样，这只是第一步，但这条研究线最终可能会带来更薄的电池，更快速的可再生电网存储，或更快的电动汽车加速。”
“许多储能研究人员的目标是创造具有高能量密度电池和高功率电容器的技术，”北卡罗来纳大学博士生、该论文的主要作者詹姆斯·米切尔(James Mitchell)说。“像我们在论文中讨论的这种伪电容器可能会让我们开发出弥合这一差距的技术。”
在这项工作中，研究人员比较了两种材料:一种是晶体氧化钨，另一种是层状晶体氧化钨水合物——由原子薄的水层隔开的晶体氧化钨层组成。
当给这两种材料充电10分钟时，研究人员发现普通氧化钨储存的能量比水合物更多。但当充电周期仅为12秒时，水合物比普通材料储存了更多的能量。研究人员说，一件有趣的事情是，水合物更有效地储存能量——以热量的形式浪费的能量更少。
奥古斯汀说:“结合这些溶剂层可能是利用分层材料的高能能量存储设备的新策略。”“我们认为水层起到了促进离子通过材料传递的作用。
“我们现在正与美国国家科学基金会(National Science foundation)合作，研究如何微调这种所谓的‘中间层’，这将有希望推进我们对这些材料的理解，并让我们更接近下一代能源存储设备。”
纸”,氧化钨中结构水从电池到伪电容器行为的转变发表在杂志上化学材料．该论文由北卡罗来纳州立大学的博士生威廉·罗(William Lo)共同撰写;Thermo Fisher Scientific的Arda Genc;北卡罗来纳州立大学材料科学与工程副教授詹姆斯·勒博(James LeBeau)。
希普曼-
编辑:研究摘要如下。
“通过氧化钨中的结构水从电池行为过渡到伪电容器行为”
作者:北卡罗莱纳州立大学James B. Mitchell, William C. Lo, James LeBeau和Veronica Augustyn;阿尔达·根克，赛默费雪科学公司的
发表: 4月19日,化学材料
DOI: 10.1021 / acs.chemmater.6b05485
文摘:过渡金属氧化物的储能动力学通常受到固态扩散的限制，而提高其速率能力最常用的策略是利用纳米结构材料缩短离子扩散距离。本文提出了另一种通过结构水的存在来改善层状过渡金属氧化物动力学的策略。为了研究这一策略，研究了水合层状氧化物模型的电化学储能行为3.∙2 h2与无水的WO相比3.在酸性电解质中。研究发现，结构水的存在导致无水WO中电池样行为的转变3.到理想的赝电容行为3.∙2 h2O.因此，WO3.∙2 h2与WO相比，O显著提高了质子存储的容量保留和能量效率3.扫描速率高达200 mV s－1，对应的充放电次数仅为几秒。重要的是，WO的能量储存3.∙2 h2与无水WO不同，在这样的速率下，O的效率接近100%3.．Pseudocapacitance在我们3.∙2 h2O允许高质量负载电极(> 3 mg cm－2)和高面积电容(> 0.25 F cm－2在200毫伏时－1)与简单的泥浆铸造电极。这些结果证明了在层状过渡金属氧化物中开发高功率储能赝电容的新方法，以及能量效率作为赝电容材料性能指标的重要性。
