李轶团队研发多孔碳气凝胶制造-70℃正常工作的超级电容器

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视频介绍

美国宇航局的"毅力"号火星车最近成功登陆火星，由于火星非常寒冷，夜间温度可降至零下70℃以下，因此需要加热器来保持漫游车的电池系统不被冻结。现有的商用锂离子电池和超级电容器仅能在-20C和-40C以上的温度环境中使用。进一步降低温度将会使得电解质冻结，从而使储能器件失去电化学活性。 近日有研究人员成功3D打印制备了具有多级孔结构的碳材料气溶胶。他们使用基于纤维素纳米晶的墨水3D打印多孔碳气凝胶，然后将其冷冻干燥并进一步处理表面。所得材料具有多层次的孔隙，有500微米网格状结构的孔隙，也有纳米大小的条形孔隙。3D打印的晶格结构与多孔碳材料中丰富的分级孔道减小了离子迁移电阻和距离，实现了高效的离子和电子输运，即使在-70℃的极端超低温环境中依然能保持优异的快速充放电性能。这一点对于星际航行中所面临的极端气候而言是一大突破。不需要加热装置，能有效减小仪器和装置的重量和能量损耗。 正是这样的进步，让人类的航天事业走得更远。