充满电仅需几秒钟 真正的手机快速充电来了

被“充电5分钟，通话2小时”这一广告语打动了无数智能手机用户，因为手机的充电问题成为制约智能手机发展的一大障碍。如今，手机的充电功能因为电池材质的问题再次升级，未来的充电速度可以以秒来计算。

据外媒报道，近日美国德雷克塞尔大学的研究人员使用MXene(一种二维材料)设计研发了一种新型电极，这种电极可以让智能手机电池在几秒钟内完成充电。

据了解，这种电极设计具备像电池一样的能量存储装置，拥有超级电容一样的存储速度(超级电容器通常被用作电池的备用电源，或者为像闪光灯这样的东西提供快速的能量)。

这些组件的理想设计是让它们能够快速充电并储存更多的能量。为了储存更多的能量，电池中的电极材料提供了储存的端口。在电化学中，这些被称为“氧化还原活性位点”的端口是在每一个离子被传递时都有电荷的地方。

如果电极材料有更多的端口，就意味着它可以储存更多的能量，这就相当于一个水果有了更多的“果汁”。研究人员制作了一种水凝胶电极设计，它有更多的氧化还原活性位点，这使得它可以像电池一样储存大量的电荷。

这种容量，被称为“容积性能”，而容积性能则是判断任何能量存储设备效用的一个重要指标。

为了使这些丰富的水凝胶电极端口对离子流量更具吸引力，研究人员包括来自德雷克塞尔大学的研究生SankalpKota，设计了具有开放的宏观孔隙度的电极结构(这种电机结构开放了许多小的开口)，从而使这些在MXene材料中的每一个氧化还原活性位点都变得很容易。

“‘伪电容器’总是比在电子双层电容中使用的物理存储要慢得多，也被称为超级电容。我们尝试了在几十毫秒内对超薄mx烯电极进行充电。这为超快能量储存设备的开发铺平了道路，在几秒钟内就能被充满电，但储存的能量要比传统的超级电容器多得多。这一发现，彻底改变了人们的普遍观点，即化学充电储存在电池中应用。”德雷塞尔大学工程学院教授Gogotsi说。

“传统的电池和超级电容器在离子电荷存储口有一个曲折的弯道,这减慢了整个充电过程,但它创造了离子到达目的地的标准,理想的电极结构就像离子通过多管道、高速公路来移动到港口，而不是走单车道。我们的大孔电极设计实现了这一目标，它实现了真正意义上的快充，仅需耗时几秒钟甚至更短的时间。”德雷塞尔大学工程学院研究人员玛丽亚Lukatskaya说。

目前这项研究的第一作者已将该技术成果发表在《自然》杂志上。