清华大学化工系骞伟中-崔超婕课题组:基于泡沫铝增强碳电极的非挥发离子液体超快速响应的超级电容器

 近日,清华大学化工系骞伟中-崔超婕课题组在《ACS Applied Materials & Interfaces》期刊上发表了题为“Ultrafast Nonvolatile Ionic Liquids-Based Supercapacitors with Al Foam-Enhanced Carbon Electrode”的文章(DOI: 10.1021/acsami.1c15754)。团队研究了离子液体基超级电容器的超快速响应特性,离子液体是一类在相对较低的温度下呈液态的有机盐,具有熔点低、液程宽,不易挥发, 不易燃,高温稳定性好的特点,可用于安全、绿色、无毒的双电层电容器的开发。并且离子液体表现出很高的窗口电压,一般在 3 ~ 6 V,这使得其在提高双电层电容器能量密度上具有毋庸置疑的巨大优势。

团队采用原位包覆碳层 (~500 nm) 的三维泡沫铝作为新型高效电极/集流体复合结构,首次实现了4 V超级电容器软包的超快速响应,响应速度仅1.5 ms。在离子液体这种大离子尺寸、高粘度、低电导率的电解液体系中,循环扫描曲线在高达 3000 V s−1 的扫速下仍保持良好的矩形,呈现出优越的倍率性能。当接入全桥整流滤波电路中,软包式超容在10、60、100 和 1 MHz显示出了优于商用铝电解电容器的滤波稳压能力,同时器件在 20 kHz 至 16 MHz 范围内表现出调频性能。该研究结果显示,高电压离子液体基超级电容器在未来可穿戴设备、电子器件等需要滤波组件领域的巨大应用潜力,同时基于离子液体非挥发性和非易燃性的特点,而使得器件具有更高的本征安全性。

原文链接:pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.1c15754

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