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  功率密度高、充放电时间短、循环寿命长……说起超级电容器的好处很多,但是目前市场上的商用超级电容器容量普遍较低,影响了超级电容器的广泛应用。南京理工大学发现一种电极材料改性的方法,将大大提高电容器的容量。该成果已发表在最新一期国际权威刊物《先进材料》上。

  超级电容器作为一种新型的高效储能装置,可以在短短几十秒时间内完成充电,并拥有数十万次的使用寿命。目前,市场上商业应用的超级电容器多采用活性碳材料电极,能量存储率有限,市场上的高端超级电容器每千克的容量只有锂电池的1/12,限制了超级电容器的应用。而金属氧化物做电极材料会拥有高3至4倍以上的理论容量,但由于电子、离子传输性能差,实际应用中容量却很难达到理论高度。

  南京理工大学格莱特纳米科技研究所夏晖教授课题组,一直尝试通过材料改性解决容量瓶颈,即在能源材料化学结构中引入或拿出一些原子或基团,来改善材料本身较差的电化学特性。

  课题组在一次合成金属磷化物失败的实验中,偶然发现了一种有趣的改性方法:一种磷酸根离子可以对多种金属氧化物(如四氧化三钴、氧化铁、氧化镍)电极材料进行表面改性。

  通过磷酸根离子调节电极表面金属离子的周边电子环境以及多孔的超薄纳米片形貌,方便离子传输,提高氧化还原反应的效率,从而提高超级电容器的容量。该项研究将为超级电容器的广泛应用开启一个新的契机。

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