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千万不要理解成「18 岁女孩发明超级电池 20 秒充满电」

图片:pixabay / Public Domain

美国女生发明的「超级电容器」,20秒完成充电是什么原理?

Rio,知乎工程师
先吐槽一下新浪新闻,这种无节操媒体大家还是不要看了。新浪新闻 [0] 引用英国《每日邮报》[1],《每日邮报》又是引用美国 NBC 新闻网的消息 [2],内容我都不吐槽了,有兴趣自己去比较,就看标题吧:
  • [2] 的标题是 “Teen's invention could charge your phone in 20 seconds”
  • [1] 的标题是 “Teenager invents revolutionary device which has the potential to charge a cell phone within just 20 SECONDS”
  • [0] 的标题是《美国女生发明超级充电器 20秒便可充满一部手机》
请注意加粗强调的部分。不知道新浪的编辑是英文不好还是中文不好,这语义差很多好吧?这个发明目前还只具备这种可能性,到了新浪手上就已经变成现实了……难道穿越到未来去了?

再来说这个发明本身。超级电容器 (supercapacitor) 不是这位小朋友发明的,而是对于一大类电容器的统称,详见 [3] 的介绍。所有的新闻网站都没提到这个发明的细节,搜到的唯一详细资料是一份 PDF 的项目介绍 [4],里面提到两点:该小朋友发明的超级电容器是用的 H-TiO2 材料,比能【specific energy, 单位重量所包含的能量】为 20 Wh/kg。作为对比,手机使用的可充电锂离子电池的比能约为 100~265 Wh/kg [5],常见的貌似是 140 Wh/kg 左右。换句话说,使用该小朋友的发明作为手机电池的话,需要使用现在七倍重量的的电池。[1] 里提到小姑娘的发明现在只够点个 LED 灯【都还没说能点多久!】,再加上其他量产的问题,这个发明离做成手机电池实际应用还有很长……很长……很长……很长……的路要走。看看电池技术的历史不难看出,美好未来还是很遥远的……

然后就要吐槽一下小朋友的不厚道了。[4] 里面提到这个项目是在加州大学圣克鲁斯分校化学系的 Yat Li 博士的实验室里完成的。Li 博士的研究组 [6] 的主要方向是纳米材料,刚好今年他们发了一篇论文 [7] 是关于 H-TiO2 超级电容的,实验结果表明他们已经实现了比能为 59 Wh/kg 的超级电容器。对比 [4] 和 [7] 来看似乎是同样的技术,可是小姑娘的名字并没有出现在 [7] 的作者里面【作者全是中国人】。那唯一合理的解释似乎是小姑娘在 Li 博士的实验室用他们组的研究成果做了个暑期项目,然后拿去参赛并且获奖了……据说这种做法在美国的高中生里面似乎还蛮常见的,骗个奖好去申请好大学……我是不是又腹黑了……

PS. Li 的研究组清一色的中国人,下面有图有真相。而 [7] 的资助方竟然包括中国自然科学基金和广东省自然科学基金……说明中国还是有人才的嘛,可惜都出国了哈哈哈〜

PS2. 吐了半天槽,竟然忘了回答问题。20秒完成充电的原理是……因为它是个电容器,不是化学电池。电容器充电是物理过程【快】而非化学反应【慢】。


[0]: http://news.sina.com.cn/w/2013-05-20/143527174522.shtml
[1]: http://www.dailymail.co.uk/news/article-2327021/Teenager-invents-revolutionary-device-charges-cell-phone-20-seconds.html
[2]: http://www.nbcnews.com/technology/teens-invention-could-charge-your-phone-20-seconds-1C9977955
[3]: https://en.wikipedia.org/wiki/Supercapacitor
[4]: http://www.usc.edu/CSSF//History/2013/Projects/S0912.pdf
[5]: https://en.wikipedia.org/wiki/Lithium-ion_battery
[6]: http://li.chemistry.ucsc.edu/
[7]: http://research.pbsci.ucsc.edu/chemistry/li/publications/2013_AM_25_267_272.pdf
知乎用户,IT民工
这么说吧,这个18岁的女孩发明的是一种电池容器,这种容器工作原理类似于一个超级电容,它能在20秒之内完成充满电的过程,充入的电量相当于普通手机电池的电容量。

所以,千万不要理解成“这个女孩发明了一个东西能在20秒内充满你现在手里拿的那个手机的电池”

ps:看起来这个设备的前景还是很好的,快速充电,电量保持时间长,可充电次数多,柔性因此可以用在各种形状的产品里。。。。。。。

20 秒快速充电的超级电容器的原理是什么?

曾昭颢,跟别人争论道德观实在是徒劳的事情
泻药
抛砖引玉一下:
普通电池是基于化学反应的,要很长时间才能完成。
超级电容器本质基于电容的物理反应,时间常数t=RC,理论上接近充满只需要5t的时间,现在的超级电容据说可以做到无负载电阻充电,也就是R几乎为0,那么t也几乎为0。当然实际超级电容远比这个复杂。

这方面论文应该有不少,想看的话谷歌学术搜索一下就有了

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