得益于科学家错误创造的能量密度高出 19 倍的新型电容器，电动汽车电池的使用寿命可以更长

得益于一种新的结构，电动汽车和笔记本电脑电池可以充电更快、使用寿命更长，未来可用于制造更好的电容器。

科学家表示，一种新的材料结构可以使电动汽车或设备中的电容器能够更长时间地存储能量，从而彻底改变能量存储。

研究人员开发了一种新型“异质结构”电容器，其具有一种新颖的特性，可以降低能量耗散的速度，而不影响其快速充电的能力。

科学家们称，这一新发现是无意的，它是建立在新颖的电子工作之上的，它可能成为延长笔记本电脑或智能手机等消费设备电池寿命以及提高电网规模能源存储灵活性的基础。科学家们在 4 月 18 日《科学》杂志上发表的一项研究中描述了他们的发现。

虽然电池可以长时间储存能量，但充电和放电需要很长时间。这就是电容器的用武之地——它们将电力存储在电场中，可以快速充电和放电，以便根据需要快速获取电力。 

例如，智能手机通常使用电池供电，但当需要短时间供电时（例如相机闪光灯），则从电容器获取能量。每部智能手机通常都有数百个电容器。

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一些电容器使用铁电材料来存储能量。这些材料是自然极化的，可以通过施加电压来反转。当极化反转时，即使电压被移除，它也会像“记忆”一样保留在电容器中。

施加电源会反转这些材料的极化，即使在电源移除后它们也能保持这种极化。然而，与电池相比，它们通常在较长时间内保持能量较差。

新结构处于导电性和非导电性之间的物理和化学平衡，使其能够更有效地保留能量。研究人员偶然发现，核心中的微小间隙会增加弛豫时间——该术语用于描述电容器失去电荷的时间。

在每个异质结构中，2D 和 3D 材料都像烤宽面条中的面片一样在原子水平上分层，每层之间具有化学键和非化学键。整体结构的最大厚度仅为 30 纳米，比人类头发丝薄约 30,000 倍。

研究人员表示，该技术的能量密度比现有电容器高出 19 倍。该团队还报告了超过 90% 的效率，在该领域取得了出色的成绩。根据 2023 年 7 月在《材料》杂志上发表的研究，新型铁电电容器的可比效率为 86.95%。

华盛顿大学机械工程和材料科学助理教授 Sang-Hoon Bae 表示：“我们发现，材料结构中非常小的间隙可以调制或诱导介电弛豫时间。” 声明。 “这种新的物理现象是我们以前从未见过的。它使我们能够以一种不会极化和失去电荷能力的方式操纵介电材料。”

如果大规模复制，该结构可以推动我们存储和获取能源方式的转变，因为它将允许按需快速获取能源，而不会牺牲长期存储的稳定性。凭借更高的能量密度，下一代电容器可以使快速充电电容器更多地用于需要长期存储的设备，例如电动汽车。电容器还可以为电网或私人工业用途提供快速、按需的电力。