鋅離子混合設(shè)備儲能密度達同類產(chǎn)品七倍
來源：科技日報 時間：2026-07-02 11:20
科學(xué)家們開發(fā)出擁有中空結(jié)構(gòu)的3D打印電極，大幅提升了混合鋅離子儲能裝置的儲能量。圖片來源：美國加州大學(xué)洛杉磯分校
美國加州大學(xué)洛杉磯分校科學(xué)家領(lǐng)銜的團隊研制出一種新型鋅離子混合儲能設(shè)備，其電極由3D打印技術(shù)制成，能量密度達同類設(shè)備的七倍。相關(guān)論文發(fā)表于新一期《Small》雜志。
新設(shè)備一端像傳統(tǒng)鋰離子電池那樣儲存能量，另一端則采用了類似超級電容器的碳電極。用鋅而非鋰來制造儲能設(shè)備，將更便宜更可持續(xù)。因為鋅的地殼儲量是鋰的百倍，不僅容易開采，回收也更為簡便。超級電容器雖然儲存的能量較少，但充放電極其迅速，且預(yù)期壽命可長達數(shù)十年。
超級電容器的瓶頸在于能量只能停留在電極表面。在最新研究中，團隊通過兩種途徑大幅提升了能量密度：一是極大增加碳電極的表面積，二是用儲能材料氧化釩填充這些表面。
為增大碳電極的表面積，團隊將電極設(shè)計成蜂窩狀或海綿狀，內(nèi)部布滿微小的空腔。電極由3D打印技術(shù)構(gòu)建而成：一種液態(tài)樹脂在紫外激光照射下瞬間固化，以此逐層成型。隨后，團隊對打印件進行加熱脫氣，只留下一副充滿開孔的導(dǎo)電碳骨架，再通過化學(xué)過程將氧化釩裝載到這一結(jié)構(gòu)之中。由此得到的組件表面積大得驚人，倘若把一克這樣的材料壓成薄片，能鋪滿大約10個標準網(wǎng)球場，這使其能夠儲存海量電荷。
新設(shè)備儲存的電量不僅超過傳統(tǒng)電容器7倍，而且在經(jīng)歷1500次充放電循環(huán)后，容量仍能保持在82%。
儲存太陽能和風(fēng)能以滿足日益增長的用電需求，需要設(shè)備既能快速充放電，又成本低廉、能持續(xù)運行數(shù)十年。這款新設(shè)備恰好滿足了所有這些苛刻條件。（劉霞）
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