中科院金屬所研發(fā)出高能量密度鋰離子超級(jí)電容器

　　筆者日前從中科院金屬所獲悉，該所沈陽(yáng)材料科學(xué)國(guó)家(聯(lián)合)實(shí)驗(yàn)室先進(jìn)炭材料研究部的科研人員在超級(jí)電容器領(lǐng)域取得一系列突破，研發(fā)出高能量密度的鋰離子超級(jí)電容器。

　　研究發(fā)現(xiàn)，造成超級(jí)電容器低能量密度的根源之一是組裝成器件后，正、負(fù)電極無(wú)法在最優(yōu)的電位窗口下工作。為解決這一問(wèn)題，他們提出了新的方法，極大地提高了超級(jí)電容器的工作電壓和比容量，其能量密度也大大增加。

　　該方法具有普適性，目前已在多種碳基超級(jí)電容器上驗(yàn)證有效。特別是以石墨烯作為活性材料的石墨烯鋰離子超級(jí)電容器在調(diào)控后，不僅保持了超級(jí)電容器的高功率特性，而且能量密度超過(guò)鎳氫電池并接近鋰離子電池水平，展現(xiàn)出極大的應(yīng)用前景。

　　針對(duì)石墨烯鋰離子超級(jí)電容器循環(huán)使用壽命下降的問(wèn)題，研究人員在正電極表面預(yù)先包覆一層納米尺度的保護(hù)層，隔絕活性材料與電解液的直接接觸分解，保證電極中高的離子擴(kuò)散和傳輸。經(jīng)過(guò)此法處理的鋰離子超級(jí)電容器不僅展現(xiàn)出優(yōu)異的能量密度和高的功率特性，而且循環(huán)穩(wěn)定性更佳，每次循環(huán)衰減量?jī)H為0.011%。

　　同時(shí)，科研人員提出了鋰離子超級(jí)電容器的智能電芯設(shè)計(jì)思路，提升了能量密度、安全性并能有效地實(shí)現(xiàn)自修復(fù)，避免了廢舊電芯處理帶來(lái)的資源和環(huán)境問(wèn)題。