財聯(lián)社10月27日訊（編輯 黃君芝）據(jù)報道，一種新型超微超級電容器展示了卓越的能量存儲和設備電源的潛在革命。

印度科學研究所儀器與應用物理系（IAP）的研究人員設計了一種新型的超微超級電容器，這是一種能夠儲存大量電荷的微小裝置。它也比現(xiàn)有的超級電容器更小、更緊湊，可以潛在地用于從路燈到消費電子產(chǎn)品、電動汽車和醫(yī)療設備等許多設備。

目前，這些設備大多由電池供電。然而，隨著時間的推移，這些電池會失去儲存電量的能力，因此保質(zhì)期有限。而電容器憑借其設計，可以存儲更長時間的電荷。例如，一個工作電壓為 5 伏的電容器在十年后仍能以相同的電壓工作。但與電池不同的是，超級電容器不能持續(xù)放電，例如為手機供電。

超級電容器的優(yōu)勢

另一方面，超級電容器結(jié)合了電池和電容器的優(yōu)點——它們可以儲存和釋放大量的能量，因此在下一代電子設備中備受追捧。

在最近發(fā)表在《ACS能源快報》上的研究中，研究人員使用場效應晶體管（FET）作為電荷收集器來制造他們的超級電容器，而不是使用現(xiàn)有電容器中使用的金屬電極。

IAP教授和該研究的通訊作者Abha Misra說：“使用FET作為超級電容器的電極是調(diào)整電容器電荷的新方法?！?/p>

電容器設計的創(chuàng)新

目前的電容器通常使用基于金屬氧化物的電極，但它們受到電子遷移率低的限制。因此，該團隊決定制造混合型場效應晶體管，由二硫化鉬（MoS2）和石墨烯的幾原子厚層交替組成，以提高電子遷移率，然后與金觸點相連。

然后，兩個FET電極之間使用固體凝膠電解質(zhì)，以構(gòu)建固態(tài)超級電容器。整個結(jié)構(gòu)建立在二氧化硅/硅基底上。

研究人員說，“設計是關鍵部分，因為你要整合兩個系統(tǒng)。這兩個系統(tǒng)是兩個場效應晶體管電極和凝膠電解質(zhì)（一種離子介質(zhì)），它們具有不同的電荷容量。制造這種裝置以獲得晶體管的所有理想特性具有挑戰(zhàn)性。由于這些超級電容器非常小，沒有顯微鏡是無法看到的，而且制造過程需要高精度和手眼協(xié)調(diào)?！?/p>

性能和未來計劃

超級電容器制作完成后，研究人員就會通過施加各種電壓測量了該裝置的電化學電容或電荷保持能力。他們發(fā)現(xiàn)，在一定條件下容量增加了3000%。相比之下，僅含有MoS2而不含石墨烯的電容器在相同條件下容量僅提高了18%。

未來，研究人員計劃探索用其他材料替代MoS2能否進一步提高超級電容器的存儲能力。他們補充說，他們的超級電容器功能齊全，可通過片上集成應用于電動汽車電池等儲能設備或任何小型化系統(tǒng)中。他們還計劃為超級電容器申請專利。