中國科學院金屬所在電化學電容器儲能研究取得新進展

電化學電容器具有可快速充電、工作溫度范圍寬、安全性能高等優點，可用作大功率電源，在混合電動汽車、備用電源、便攜式電子設備等領域都具有廣闊的發展前景。然而電化學電容器相比于電池其能量密度較低，即單位體積內儲存的能量低，限制了其更廣泛的應用。近日，中國科學院金屬研究所與英國倫敦大學學院及香港大學合作，在《自然-能源》(Nature Energy) 在線發表題為“可調層間距、高效孔利用石墨烯薄膜的電化學電容儲能研究”論文，在提高電化學電容器體積能量密度方面取得新進展。

研究人員制備了不同比例的氧化石墨烯和熱膨脹還原石墨烯的混合溶液，經過真空抽濾，得到片層間距可調節的復合石墨烯基薄膜。通過調控片層間距，當電極材料的孔隙尺寸與電解液的離子尺寸相匹配時，孔隙的空間利用達到了最優化，從而極大提高了體積能量密度。在此基礎上，科研人員設計了全固態柔性電化學電容器，并進一步發展了智能器件，根據實際需求改變電路連接方式，實現了不同的輸出效果。該研究工作得到了國家自然科學基金、國家重點研發計劃等項目資助。