陈根：史上最小的微型超级电容器面世

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文/陈根

印度科学研究所的研究人员发表于《ACS Energy Letters》期刊的论文报告了迄今为止最小的微型超级电容器，该电容器使用了二维材料石墨烯和二硫化钼（MoS2）。凭借真正达到微米尺度的体积，以满足当下可穿戴智能设备传感器因尺寸缩小，对所依赖的储能设备的体积缩小提出的更高要求。

据研究所仪器与应用物理学教授Abha Misra介绍，微型超级电容器是电池和电容器的混合体。电容器通过在由薄绝缘材料隔开的两个导电表面上积累电荷来存储能量；电池通过电化学反应将化学能转化为电能。

在实验中，她和同事使用了各种形式的石墨烯作为电极；同时用多层电极制作了这款微型超级电容器。每个电极由几个2D MoS2薄片组成，上面覆盖着几个石墨烯薄片。一旦在二氧化硅基底上制作出层状电极，他们就会用凝胶电解质覆盖它们，所得到的电容具有1.8毫法拉/平方厘米（mF/cm2）。而双电层则不仅在电极—电解质界面上形成，同时也在电极层之间形成，这将使电容猛增30倍，达到54mF/cm 2。另外，二维材料的优势则在于它们是半导体。当研究人员从二氧化硅下方施加栅极电压时，电子会被吸引到材料表面，将离子吸入MoS2和石墨烯片之间的空间。

“该超级电容器设备具有更高的电容值。”Misra说，鉴于这些设备使用凝胶电解质而不是液体，因此也可以更容易地与电子芯片集成。接下来，研究团队还将计划使用其他2D材料制造设备，以期进一步提高微型超级电容器的电容。