新型材料让超级电容器装得多、充得快

2018-03-15 11:42

“充电5分钟，通话2小时”，这句娃娃也能脱口而出的广告语，切中了锂电池充放电速度慢的痛点。记者14日从南京理工大学获悉，该校纳米能源材料实验室团队利用新型材料，让兼具大储电量、快速充放电优势的超级电容器成为可能。相关成果发表在最新一期《先进材料》上。

超级电容器作为一种储能装置，拥有可快速充放电的突出优势，然而市面上流行的电子产品使用的仍多为充放电速度相对更慢的锂电池，这是因为储电量低这一短板严重限制了超级电容器的应用。

电极与电解液是影响超级电容器性能的两大要素。长久以来，科研人员试图从以上两个角度分别寻找既能保持快速充放电优势，又能提高储电量的方法。

据团队负责人夏晖教授介绍，氧化铁资源丰富、价格低廉、对环境友好，作为一种极具应用潜力的电极材料受到许多科研人员的青睐，但其电子、离子传导性能较差，制约了它在超级电容器中的应用。团队首次提出，利用改性的方法，在氧化铁电极材料表面制造氧缺陷，进而有效调控改性氧化铁电极材料与氧化还原电解液之间的相互作用，在保证快速充放电性能的同时，提高电极可存储电量。

实验测算结果显示，这一体系的充放电速度可达每秒3．2V，现有同类超级电容器仅为每秒0．4V；且在该条件下，储电量可达290C／g，相比现有超级电容器的60－100C／g，具有显著提升。

该研究成果为水系超级电容器的研发提供了新思路，有望弥补市场上现有的有机系超级电容器的诸多不足，储电量为后者的5－10倍。

夏晖介绍说，以超级电容器为代表的高效储能装置是大力发展清洁能源中不可或缺的一环。目前实验室正面向产业化应用，沿着进一步提升储电量和工作电压的方向开展后续研究。（科技日报记者张晔通讯员崔玉萌）