電極材料改性新法可大幅提高電容器容量

　　功率密度高、充放電時(shí)間短、循環(huán)壽命長……說起超級電容器的好處很多，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。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。該成果已發(fā)表在最新一期國際權(quán)威刊物《先進(jìn)材料》上。

　　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)。