新型材料讓超級(jí)電容器裝得多、充得快

“充電5分鐘，通話2小時(shí)”，這句娃娃也能脫口而出的廣告語，切中了鋰電池充放電速度慢的痛點(diǎn)。記者14日從南京理工大學(xué)獲悉，該校納米能源材料實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)利用新型材料，讓兼具大儲(chǔ)電量、快速充放電優(yōu)勢(shì)的超級(jí)電容器成為可能。相關(guān)成果發(fā)表在最新一期《先進(jìn)材料》上。

超級(jí)電容器作為一種儲(chǔ)能裝置，擁有可快速充放電的突出優(yōu)勢(shì)，然而市面上流行的電子產(chǎn)品使用的仍多為充放電速度相對(duì)更慢的鋰電池，這是因?yàn)閮?chǔ)電量低這一短板嚴(yán)重限制了超級(jí)電容器的應(yīng)用。

電極與電解液是影響超級(jí)電容器性能的兩大要素。長(zhǎng)久以來，科研人員試圖從以上兩個(gè)角度分別尋找既能保持快速充放電優(yōu)勢(shì)，又能提高儲(chǔ)電量的方法。

據(jù)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人夏暉教授介紹，氧化鐵資源豐富、價(jià)格低廉、對(duì)環(huán)境友好，作為一種極具應(yīng)用潛力的電極材料受到許多科研人員的青睞，但其電子、離子傳導(dǎo)性能較差，制約了它在超級(jí)電容器中的應(yīng)用。團(tuán)隊(duì)首次提出，利用改性的方法，在氧化鐵電極材料表面制造氧缺陷，進(jìn)而有效調(diào)控改性氧化鐵電極材料與氧化還原電解液之間的相互作用，在保證快速充放電性能的同時(shí)，提高電極可存儲(chǔ)電量。

實(shí)驗(yàn)測(cè)算結(jié)果顯示，這一體系的充放電速度可達(dá)每秒3．2V，現(xiàn)有同類超級(jí)電容器僅為每秒0．4V；且在該條件下，儲(chǔ)電量可達(dá)290C／g，相比現(xiàn)有超級(jí)電容器的60－100C／g，具有顯著提升。

該研究成果為水系超級(jí)電容器的研發(fā)提供了新思路，有望彌補(bǔ)市場(chǎng)上現(xiàn)有的有機(jī)系超級(jí)電容器的諸多不足，儲(chǔ)電量為后者的5－10倍。

夏暉介紹說，以超級(jí)電容器為代表的高效儲(chǔ)能裝置是大力發(fā)展清潔能源中不可或缺的一環(huán)。目前實(shí)驗(yàn)室正面向產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，沿著進(jìn)一步提升儲(chǔ)電量和工作電壓的方向開展后續(xù)研究。