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新型电池型超级电容器研发取得进展
时间:2019-08-17    栏目:新闻动态    浏览次数:

超级电容器(也称双电层电容器)因具有安全性好,成本低,充放电速度快,功率密度高,循环寿命长等特点,弥合了传统电介质电容器和二次电池之间的能量-功率间隙;有望在未来电化学储能装置中发挥重要作用,以满足混合动力或纯电动汽车,其他不间断电源和移动电子装置日益增长的需求。但是当前超级电容器依旧存在着相对较低的能量密度的不利因素,是其应用的最大限制和挑战。

中国科学院福建物质结构研究所张易宁团队,在中博彩票创新研究院的资助下,创新性地在传统超级电容器活性炭电极中引入氧化还原活性物质,研发出新型电池型超级电容器(如图1),攻克超级电容器在能量密度等方面的短板。该研究通过优化氧化还原介质的分子结构和增加转移电子数,分别修饰正负电极,并采用同步电位测量策略实现正负极电荷平衡,构建高性能的固态柔性电池型超级电容器,具有高体积能量密度(2.20 mWh cm-3),弯曲运行能力和良好的循环充放电稳定性,循环3000次之后,比容量还可以保留到初始值的91.9%。在柔性电子领域也有非常好的潜在应用,相关研究结果已发表(Journal of Power Sources, 418, 24-32)。

课题组此前利用有机电解液较高工作电压的优势,首次将氧化还原活性物质苯二胺后在引入有机电解液中,制备出一种新型氧化还原电解液,石墨烯电极在这种电解液中比容量实现了显著提升。增强石墨烯有机体系超级电容器,功率密度达到1.1 kW kg-1时,能量密度最高为143 Wh kg-1,循环5000次能量密度保留率为94%(Electrochimica Acta, 273, 495-501)。(文/图 福建物构所)


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