美国追踪传输能量的离子 或可制成储能能力更强的电池/超级电容器

据外媒报道，美国能源部橡树岭国家实验室领导的一个团队开发了一种新的集成方式，可以追踪传输能量的超薄材料中的离子。这种方法可以释放离子储存的能量，从而实现更快的充电和更持久的设备使用。

图片来源：橡树岭国家实验室的科学家多年来一直在研究一种名为MXenes的2D材料。这种材料由多层结构组成，厚度相当于多个原子的厚度，科学家们一直在研究其储能潜力。由ORNL领导的小组整合了从实验数据计算模型中获得的理论数据，以确定碳化钛中各种带电离子的可能位置。通过这种整体方法，他们可以从各个角度跟踪和分析离子的运动和行为，从单个原子到设备。由于层之间的间距允许带电离子或离子自由快速移动，层状材料可以增强其存储和转移能量的能力。然而，很难检测和表征离子，尤其是在可能有多个过程的封闭环境中。更好地了解这些过程可以提高锂离子电池和超级电容器的储能能力。作为一个中心项目，该团队专注于开发超级电容器。超级电容器是一种可以快速充电以满足短期高功率能源需求的设备。相比之下，锂离子电池的能量容量更大，供电时间更长，但放电速率更低，功率水平更低。另一方面，MXenes可以结合两种设备的优势，这也是快速充电设备需要实现的首要目标，即具有更大、更高效的储能能力，这也将为电子产品和电动汽车电池等一系列应用带来好处。利用计算机建模，该团队模拟了五种不同带电离子在水溶液中的状态。这个理论模型非常简单，但它结合了实验数据来创建基线，为MXene层中离子的命运及其在复杂环境中的性能提供了证据。该团队希望其整体方法能够指导科学家未来对MXene的研究。研究人员表示，“我们研究了一个联合模型，如果我们使用特定的MXene，我们可以从实验中获得一些数据。如果我们知道一个离子的电容值，我们就可以预测其他离子的电容数值，这在以前是不可能做到的。”

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