信州大学新突破：碳纳米管储能性能超越锂电池三倍

信州大学新突破：碳纳米管储能性能超越锂电池三倍

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澎湃

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来源

1.

https://m.thepaper.cn/newsDetail_forward_27319349

2.

https://m.163.com/dy/article/J0C5LNUL05329TW8.html

3.

https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_27141036

4.

https://m.thepaper.cn/newsDetail_forward_29108981

5.

http://www.chinaden.cn/news_nr.asp?id=43927&Small_Class=4

6.

https://www.aibang.com/a/19888

7.

https://t.me/s/cnbeta_com?before=427613

8.

https://www.cnbeta.com.tw/articles/science/1461194.htm

9.

https://tuball.cn/

10.

https://finance.sina.cn/cj/2024-12-11/detail-inczchxi0436096.d.html

11.

https://news.cnpowder.com.cn/80760.html

12.

https://m.douyin.com/share/video/7398038719783095602

近日，日本信州大学Katsumi Kaneko教授团队在Nature Nanotechnology上发表论文，展示了包裹在热塑性聚氨酯弹性体中的单壁碳纳米管（SWCNT）绳具有卓越的能量存储能力，其重量能量密度高达2.1 MJ kg−1，比先进的锂离子电池高出3倍。这项研究成果标志着碳纳米管在新能源技术领域取得了重大进展，有望成为未来储能材料的重要候选者。

研究团队通过实验发现，使用热塑性聚氨酯（TPU）改性的扭曲SWCNT绳能安全且可逆地存储大量机械能，展现出高达2.1 ± 0.07 MJ kg-1的能量密度和1.85 ± 0.43 MW kg-1的功率密度。这些绳索的机械能存储性能在广泛的温度范围内稳定，与电化学存储介质相比具有更宽的适用温度范围和更高的安全性。

与传统锂离子电池相比，这种基于碳纳米管的储能技术具有以下显著优势：

1. 更高的能量密度：单位质量能量存储能力是锂离子电池的三倍
2. 更宽的温度适应性：在-76 至 +212 °F（-60 至 +100 °C）的温度范围内都能保持稳定
3. 更高的安全性：材料对人体更安全，适合用于医疗植入物等对安全性要求极高的应用
4. 更好的循环稳定性：即使经过100次循环，能量恢复比几乎保持不变

这项技术的实际应用前景非常广阔，特别是在以下领域：

1. 医疗植入物：由于其高安全性和生物相容性，可以为心脏起搏器、人工器官等提供长期稳定的电源
2. 传感器：可用于开发自供电传感器，通过收集环境能量（如人体运动）为设备供电
3. 可穿戴设备：轻质、柔性的特点使其非常适合用于可穿戴电子产品
4. 航空航天：在极端温度条件下仍能保持高性能，适用于太空探索等特殊环境

这一突破性研究不仅展示了碳纳米管在能量存储领域的巨大潜力，更为开发新型储能材料提供了新的思路。随着技术的进一步成熟和商业化应用的推进，基于碳纳米管的储能解决方案有望在多个领域取代传统电池，为实现更安全、更高效的能源存储提供新的可能。

然而，值得注意的是，这项技术目前仍处于实验室阶段，要实现大规模商业化应用还需要解决一些挑战，包括成本控制、生产效率提升等。但不可否认的是，这一发现已经为能源存储领域带来了新的希望，我们期待看到更多基于碳纳米管的创新应用在未来涌现。