杜蘭大學(xué)的一名獲獎(jiǎng)研究人員帶領(lǐng)一個(gè)團(tuán)隊(duì)取得了一些發(fā)現(xiàn)，這些發(fā)現(xiàn)可能會(huì)使電動(dòng)汽車和便攜式設(shè)備（如手機(jī)和筆記本電腦）的充電速度大大加快。由Ken&RuthArnold科學(xué)與工程早期職業(yè)教授MichaelNaguib領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)在納米尺度上設(shè)計(jì)了新型材料，以實(shí)現(xiàn)高功率和能量密度。

這種新材料有可能將充電時(shí)間從幾小時(shí)縮短到幾分鐘。

該團(tuán)隊(duì)的工作，題為在室溫離子液體中的高性能超級(jí)電容器MXene電極通過(guò)預(yù)交聯(lián)的方式設(shè)計(jì)層間間距，已經(jīng)發(fā)表在《先進(jìn)功能材料》雜志上，并被選為該出版物的封底。

Naguib說(shuō)：我們所獲得的性能--在能量和功率密度方面--是非常出色的，并且彌補(bǔ)了電池和電容器之間的差距。

Naguib是二維材料和電化學(xué)儲(chǔ)能方面的專家。他說(shuō)，向可再生能源的正確轉(zhuǎn)變導(dǎo)致了對(duì)能夠處理高充電率和高容量的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的迫切需求。

雖然鋰離子電池，也被稱為鋰離子電池或LIBS，提供了最高的能量密度之一，但他說(shuō)：當(dāng)涉及到高充電率時(shí)，它們?nèi)匀缓軖暝?，而且它們的電解質(zhì)表現(xiàn)出一些安全問(wèn)題。

另一方面，水基電化學(xué)電容器，也被稱為超級(jí)電容器，可以提供非常高的功率，但其能量密度是有限的。

在能源部能源前沿研究中心（DOE-EFRC）的資助下，作為流體界面反應(yīng)、結(jié)構(gòu)和傳輸（FIRST）中心的一部分，Naguib的工作圍繞著MXenes展開(kāi)，這是一種有前途的儲(chǔ)能材料，具有導(dǎo)電性，并能在層間承載離子，如鋰。室溫離子液體是有前途的電解質(zhì)，因?yàn)樗鼈兲峁┝朔€(wěn)定性和更大的能量密度。但是由于它們的離子非常大，無(wú)法進(jìn)入MXene層之間，所以儲(chǔ)存的能量是有限的。

Naguib說(shuō)在這里，我們?cè)诟鲗又g引入了楔子或支柱來(lái)打開(kāi)它們，使離子液體離子能夠儲(chǔ)存在MXene層之間，從而實(shí)現(xiàn)非常高的能量和功率密度。這項(xiàng)工作體現(xiàn)了優(yōu)化和設(shè)計(jì)二維材料的間距以釋放其新應(yīng)用潛力的重要性。

除了來(lái)自杜蘭大學(xué)的作者之外，這項(xiàng)研究的團(tuán)隊(duì)還包括來(lái)自橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、范德比爾特大學(xué)、北卡羅來(lái)納州立大學(xué)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所的研究人員。