一位屡获殊荣的杜兰大学研究人员领导了一个团队，发现可以显着加快电动汽车和便携式设备(如手机和笔记本电脑)的充电速度。该团队由 Ken & Ruth Arnold 科学与工程早期职业教授 Michael Naguib 领导，设计了纳米级的新型材料，以实现高功率和能量密度。

这种新材料有可能将充电时间从几小时缩短到几分钟。

该团队的工作题为“通过预插层为室温离子液体中的高性能超级电容器 MXene 电极设计层间间距”，已发表在高级功能材料杂志上，并被选为该出版物的封底。

“我们获得的性能——在能量和功率密度方面——非常出色，弥合了电池和电容器之间的差距，”纳吉布说。

Naguib 是二维材料和电化学储能方面的专家。他说，向可再生能源的正确转变导致迫切需要能够处理高充电率和高容量的电化学储能设备。

虽然锂离子电池，也称为锂离子电池或 LIBS，提供最高的能量密度之一，但他说，“在高充电率方面，它们仍然很挣扎，而且它们的电解质存在一些安全问题。”

另一方面，他说，水性电化学电容器，也称为超级电容器，可以提供非常高的功率，但它们的能量密度是有限的。

由能源部能源前沿研究中心 (DOE-EFRC) 资助，作为流体界面反应、结构和传输 (FIRST) 中心的一部分，Naguib 的工作围绕 MXenes 展开，MXenes 有望开发具有导电性且可以承载离子的储能材料，例如如锂，层之间。室温离子液体是很有前途的电解质，因为它们提供稳定性和更大的能量密度。但是因为它们的离子太大并且无法进入 MXene 层之间，所以存储的能量是有限的。

“在这里，我们在层之间引入了楔形或柱子以将它们打开，使离子液体离子存储在 MXene 层之间，从而实现非常高的能量和功率密度，”Naguib 说。

他说，这项工作体现了优化和设计二维材料中的间距以释放其新应用潜力的重要性。

除了杜兰大学的作者之外，这项研究的团队还包括来自橡树岭国家实验室、范德比尔特大学、北卡罗来纳州立大学和欧洲国家标准与技术研究所的研究人员。