中國儲能網(wǎng)訊：超級電容器是一種基于雙電層吸附、表面的氧化還原反應或體相內離子的快速插入/脫出來實現(xiàn)儲能的新型儲能器件，具有長壽命、高功率密度和快速充放電等特點；但是其能量密度較低，不能滿足未來智能電網(wǎng)、軌道交通和消費電子等諸多領域對高能量密度超級電容器的需求。如何提高能量密度是目前和未來超級電容器研究的重點之一。
在中國科學院百人計劃項目、中科院蘭州化學物理研究所“一三五”重點培育項目和國家自然科學基金青年基金等項目的資助下，蘭州化物所清潔能源化學與材料實驗室在提高超級電容器能量密度方面取得系列進展。
研究人員從高性能超級電容器用炭材料的微觀結構要求和儲能機理出發(fā)，開發(fā)出了具有超高比表面積和優(yōu)異電化學儲能特性的多孔炭納米棒電極材料（Science China Chemistry, 2014, 57, 1570-1578)；以二維結構石墨烯作為研究對象，系統(tǒng)研究了離子液體電解液的本征結構對石墨烯電容的內在影響機制，并建立了相應的模型，研究結果發(fā)表在ChemSusChem（2014, 7, 3053-3062）上，并選為背封面。
研究人員通過對雙金屬鎳-鈷氧化物形貌進行調控，開發(fā)出了具有納米片層結構的鎳鈷金屬氧化物，該電極材料展示了良好的電容特性和倍率特征；進一步與自行研發(fā)的高比容多孔炭材料組配，組裝出兼具高能量密度和高功率密度水系不對稱電容器（Scientific Reports, 2014, 4, 3712）。為了進一步提高不對稱電容器的體積能量密度，提出采用高密度的氮化釩材料替代低密度的多孔炭材料的思路，并開發(fā)出了高體積密度氮化釩-氫氧化鈷水系不對稱電容器，該研究結果被選為背封面發(fā)表在Journal of Materials Chemistry A（2014, 2, 12724-12732）上。
此外，結合蘭州化物所在離子液體研發(fā)和制備上的優(yōu)勢，選用分解電壓高、環(huán)境友好型離子液體作為超級電容器電解液，開發(fā)出了具有高能量密度的二氧化錳/石墨烯復合材料基電容器（ACS Appl. Mater. Interfaces, 2014, 6, 11665–11674）；首次發(fā)現(xiàn)氧化鐵在離子液體中具有良好的贗電容特性，并通過引入石墨烯來進一步提高其電容性能，在此基礎上與多孔炭材料組配，設計并組裝出新型離子液體系超級電容器，該器件的工作窗口可以達到4 V，能量密度高達177 Wh/kg（J. Mater. Chem. A, 2014, 2, 14550-14556），相關工作已申請中國發(fā)明專利。
研究結果發(fā)表在ChemSusChem
研究結果發(fā)表在Journal of Materials Chemistry A
