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輕質(zhì)超薄讓這款超電容能夠嵌入服裝，為電子產(chǎn)品充電
本報天津消息（記者張熙通訊員朱寶琳）移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，智能手機等設備的屏幕越做越大，研發(fā)可卷曲、可折疊的便攜電子產(chǎn)品已成為趨勢。然而，固定形狀的電池限制了可折疊電子產(chǎn)品的發(fā)展，亟待開(kāi)發(fā)相應的柔性?xún)δ芷骷?。日前，天津大學(xué)趙乃勤教授課題組與天津工業(yè)大學(xué)康建立教授合作，研發(fā)成功了迄今最薄的碳納米材料薄膜超級電容器，其厚度僅為約30微米，相當于A(yíng)4紙的三分之一，柔韌、輕盈，是可穿戴設備的理想電源。
“輕質(zhì)超薄”是這款超電容的顯著(zhù)特點(diǎn)
為獲得更高的器件綜合性能，該研究團隊從器件結構優(yōu)化設計出發(fā)，使其兼具超高能量密度和功率密度。他們先采用化學(xué)氣相沉積法一步制備了一種柔韌多孔碳納米纖維/超薄石墨層雜化薄膜，再以固態(tài)電解質(zhì)封裝兩片雜化薄膜得到全固態(tài)自支撐薄膜超電容。
該超電容厚度只有A4紙厚度的三分之一左右，且有很好的柔韌性。經(jīng)過(guò)優(yōu)化結構設計，該器件整體的體積能量密度和功率密度，比目前已報道的同類(lèi)超電容可以高出幾個(gè)數量級（即性能更優(yōu)，“身材”更小但“能量”更大），這對于空間有限的微電子器件來(lái)說(shuō)尤為重要。該超電容每平方米重量?jì)H為58克，未來(lái)可將多片超電容嵌入到衣服中，使得平時(shí)穿的衣服變成可以給電子產(chǎn)品供電的“電源”，穿在身上幾乎不增加負重，且便于攜帶。
同時(shí)，整個(gè)器件還具有很好的抗變形性和循環(huán)穩定性，充放電循環(huán)5000次后電容量還保持在96%以上（而鋰電池在充放電循環(huán)1000次
左右后電極性質(zhì)會(huì )發(fā)生變化，使用中會(huì )出現電量不足的情況）。此外，關(guān)于鋰電池的安全問(wèn)題。該超電容采用全固態(tài)設計理念，當其遭受撞擊或者損壞時(shí)不會(huì )有液體外泄情況發(fā)生，極大程度上提高了產(chǎn)品的安全性。該超電容同時(shí)具備一般超電容使用壽命長(cháng)、充放電速度快等優(yōu)勢，在可穿戴電子器件和微器件領(lǐng)域具有很好的應用前景，成果實(shí)現產(chǎn)業(yè)化后將會(huì )有力推進(jìn)相關(guān)電子產(chǎn)業(yè)的升級換代。
新聞背景：
超電容一直存在著(zhù)能量密度不高的缺陷，導致相應電子產(chǎn)品如電容車(chē)、智能手機、智能手表等的續航能力不夠強，需頻頻充電。近年來(lái)，大量具有超高比電容的電極材料見(jiàn)諸報端，其能量密度甚至超過(guò)鋰離子電池，但這些結果大多是相對于電極材料而言的，而基于包含了集流體、隔膜、電解液和封裝體等整個(gè)器件（電容器）而言，能量密度則就變得平淡無(wú)奇了。
只要是產(chǎn)品就會(huì )有優(yōu)缺點(diǎn)，超電容本身的缺點(diǎn)就是電量沒(méi)有鋰電池高，也就是續航能力沒(méi)有鋰電池高。但續航能力是個(gè)相對概念，如果在允許的空間內能盡可能多地把柔性超電容串并聯(lián)（比如攤開(kāi)嵌入衣服里），那么整體的續航能力可能會(huì )趕上甚至超過(guò)鋰電。所以這個(gè)續航能力目前還沒(méi)有可比性。
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