研发出高能量密度锂离子超级电容器

日前从中科院金属所获悉，该所沈阳材料科学国家（联合）实验室先进炭材料研究部的科研人员在超级电容器领域取得一系列突破，研发出高能量密度的锂离子超级电容器。

研究发现，造成超级电容器低能量密度的根源之一是组装成器件后，正、负电极无法在最优的电位窗口下工作。为解决这一问题，他们提出了新的方法，极大地提高了超级电容器的工作电压和比容量，其能量密度也大大增加。

该方法具有普适性，目前已在多种碳基超级电容器上验证有效。特别是以石墨烯作为活性材料的石墨烯锂离子超级电容器在调控后，不仅保持了超级电容器的高功率特性，而且能量密度超过镍氢电池并接近锂离子电池水平，展现出极大的应用前景。

针对石墨烯锂离子超级电容器循环使用寿命下降的问题，研究人员在正电极表面预先包覆一层纳米尺度的保护层，隔绝活性材料与电解液的直接接触分解，保证电极中高的离子扩散和传输。经过此法处理的锂离子超级电容器不仅展现出优异的能量密度和高的功率特性，而且循环稳定性更佳，每次循环衰减量仅为0.011%。

同时，科研人员提出了锂离子超级电容器的智能电芯设计思路，提升了能量密度、安全性并能有效地实现自修复，避免了废旧电芯处理带来的资源和环境问题。