Small Structures:超过2.0 V的超高电位窗口水系超级电容器

为了应对全球范围内不断增长的能源需求,高效可再生的电化学储能装置得到了广泛的关注。超级电容器因其超高的功率密度、卓越的电化学循环稳定性展现出了良好的应用前景。其中,水系超级电容器更是凭借着在成本、安全性与导电性等方面的优势脱颖而出,成为了新兴的研究热点。然而,受限于水的热力学电解,水系电解液的低电化学稳定窗口(1.23 V)限制了水系超级电容器获得更高的能量密度。近年来,随着研究者对电极和电解液材料的优化,众多的水系超级电容器突破了1.23 V的理论电位窗口,许多甚至达成了2.0 V以上的超高电位窗口的成果,展现了水系超级电容器在电化学储能装置市场上的巨大潜力。与此同时,虽然已出现较多关于超高电位窗口(> 2.0 V)水系电容器的报道,但是这些成果一直缺乏全面与专门的总结与分析,相关的综述性文章仍是急需的。

辽宁大学清洁能源化学研究院马天翼科研团队通过对这一领域的研究成果的全面调研、分析与总结,在Small Structures上发表了题目为“超过2.0 V的超高电位窗口水系超级电容器”的综述性文章(DOI:10.1002/sstr.202000020)。该综述在归纳分析影响超级电容器电位窗口的理论机理的基础上,将获得超大电位窗口水系超级电容器的方法策略进行了系统的归类。这些方法以电极材料和电解液材料的不同设计划分为:结构工程电极,金属阳离子掺杂电极,先进复合材料电极,水包盐电解液以及新型混合电解液等的构建。研究者讨论了以上方法提升电位窗口的理论机制,详细地分析不同方法的优势与存在的不足,并对超高电位窗水系超级电容器的未来发展给出了合理的建议与预测。 研究者相信,以上不同先进策略的结合将成为研发超高电位窗口水系超级电容器的新趋势,同时,随着对不同策略的整合及其缺陷的完善,水系超级电容器将得到大规模的实际应用,从而取代目前市场中所应用的有机超级电容器。该篇综述研究也将为稳定输出的高能量密度水系超级电容器的探索与研究提供更加全面的参考。