美国宾州州立大学和中国电子科技大学的研究人员进行了国际合作，一种可持续的、强大的微型超级电容器可能即将问世。到目前为止，高容量、快速充电的能量存储设备一直受到其电极组成的限制，电极连接负责管理充电和分配能量期间的电子流动。现在，研究人员开发出了一种更好的材料，既能提高连通性，又能保持可回收性和低成本。

他们在2月8日的《材料化学杂志A》上发表了他们的研究结果。

研究人员用锡掺杂了氧化钴，以创建一种用于超级电容器的更高效的电极。该显微图像显示了石墨烯薄膜上的新材料。超级电容器是一种非常强大的高能量设备充电快速度,与典型的电池,但我们如何才可以让它更强大,更快的速度和很高的保留周期？

朱在程的指导下探索了微型超级电容器的连接，他们将其用于小型可穿戴传感器的研究，以监测生命体征等。钴氧化物是一种储量丰富、价格低廉的材料，理论上具有快速转移能量电荷的高容量，通常构成电极。然而，与钴氧化物混合制成电极的材料可能反应不良，导致比理论上可能的能量容量低得多。研究人员对原子库中的材料进行了模拟，看看添加另一种材料，也称为掺杂，是否可以通过提供额外的电子来放大钴氧化物作为电极的期望特性，同时最小化或完全消除负面影响。他们模拟了各种物质种类和水平，以观察它们如何与钴氧化物相互作用。

我们筛选了可能的材料，但发现许多可能有用的材料太贵或有毒，所以我们选择了锡，朱说，锡可以以低成本广泛获得，而且对环境无害。研究人员发现,通过部分替代钴的一些锡和绑定材料商业化石墨烯薄膜,一个单原子厚度的材料,支持电子材料在不改变它们的属性。他们可以制造他们所谓的低成本、易于开发电极。模拟完成后，中国的研究小组进行了实验，看看模拟是否可以实现。

实验结果证实了被锡部分取代后，钴氧化物结构的电导率显著提高，朱说，该设备有望作为下一代储能设备具有很好的实际应用前景。接下来，朱和程计划使用他们自己版本的石墨烯薄膜，通过部分切割然后用激光破坏材料产生的多孔泡沫，来制造一种灵活的电容器，使其导电性更容易、更快。超级电容器是一个关键部件，但我们也有兴趣将其与其他机制结合起来，作为能量收集器和传感器，程说，我们的目标是在一个简单的、自供电的设备中加入大量功能。

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