最新電極材料改性法提高超級電容器容量

發(fā)布時(shí)間:2017-01-12   來源:中國能源報(bào)

  日前,南京理工大學(xué)發(fā)現(xiàn)一種電極材料改性的方法,將大大提高電容器的容量。超級電容器具有功率密度高、充放電時(shí)間短、循環(huán)壽命長等優(yōu)點(diǎn),但是目前市場上的商用超級電容器容量普遍較低,影響了超級電容器的廣泛應(yīng)用。

  超級電容器作為一種新型的高效儲能裝置,可以在短短幾十秒時(shí)間內(nèi)完成充電,并擁有數(shù)十萬次的使用壽命。目前,市場上商業(yè)應(yīng)用的超級電容器多采用活性碳材料電極,能量存儲率有限,市場上的高端超級電容器每千克的容量只有鋰電池的1/12,限制了超級電容器的應(yīng)用。而金屬氧化物做電極材料會(huì)擁有高3至4倍以上的理論容量,但由于電子、離子傳輸性能差,實(shí)際應(yīng)用中容量卻很難達(dá)到理論高度。

  南京理工大學(xué)格萊特納米科技研究所夏暉教授課題組,一直嘗試通過材料改性解決容量瓶頸,即在能源材料化學(xué)結(jié)構(gòu)中引入或拿出一些原子或基團(tuán),來改善材料本身較差的電化學(xué)特性。

  課題組在一次合成金屬磷化物失敗的實(shí)驗(yàn)中,偶然發(fā)現(xiàn)了一種有趣的改性方法:一種磷酸根離子可以對多種金屬氧化物(如四氧化三鈷、氧化鐵、氧化鎳)電極材料進(jìn)行表面改性。通過磷酸根離子調(diào)節(jié)電極表面金屬離子的周邊電子環(huán)境以及多孔的超薄納米片形貌,方便離子傳輸,提高氧化還原反應(yīng)的效率,從而提高超級電容器的容量。該項(xiàng)研究將為超級電容器的廣泛應(yīng)用開啟一個(gè)新的契機(jī)。

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