InfoMat: 应对赝电容材料的“阿喀琉斯之踵”

对于超级电容器而言,一个具有超高电容却稳定性极差的电极是几乎没有应用价值的。近年来兴起的赝电容电极材料就遭受着这样的窘境。它们依靠动力学快速的氧化还原反应存储电荷,电容虽高,稳定性却是其“阿喀琉斯之踵”(Achilles’ Heel)。因此,如何有效稳定赝电容电极材料已成为超级电容器领域的一个主要攻关方向。

美国加州大学圣克鲁兹分校(University of California, Santa Cruz)李軼(Yat Li)教授与美国弗吉尼亚理工大学(Virginia Tech)刘田宇博士近日在InfoMat上发表了题为“Addressing the Achilles’ heel of pseudocapacitive materials: Long-term stability”的综述文章。该文系统综述了近20年来已报道的提升赝电容电极材料充放电循环稳定性的策略。

作者们首先总结了五种常见的赝电容电极材料——导电高分子、金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物和金属硫化物——的充放电循环稳定性衰减的机理。综述主体借助相关文献评述了不同赝电容材料相应的稳定性提升对策及对应的实验结果。最后,作者们讨论了现阶段有关赝电容电极材料稳定性研究存在的问题和挑战,包括如何区分赝电容材料和电池型材料、稳定性性能参数齐备问题、稳定性表征的全面性以及多领域(实验、理论、工程)协作对于推进研发性能稳定的赝电容电极材料的必要性。

该工作发表在InfoMat(DOI: 10.1002/inf2.12105)上。

作者简介:

刘田宇,美国弗吉尼亚理工博士后研究员。博士期间师从Yat Li教授。研究涉及纳微米功能材料的设计、合成及在电化学能源转换和存储方面的应用。已发表论文50余篇,被引3500余次,h因子27。

Yat Li,美国加州大学圣克鲁兹分校教授,博士生导师。课题组研究方向为低维材料的设计与合成,并探究这些材料的化学和物理性质及在能源转化和存储中的应用。已发表论文140余篇,被引25000余次,h因子67。