中国科学院金属所在电化学电容器储能研究取得新进展

电化学电容器具有可快速充电、工作温度范围宽、安全性能高等优点，可用作大功率电源，在混合电动汽车、备用电源、便携式电子设备等领域都具有广阔的发展前景。然而电化学电容器相比于电池其能量密度较低，即单位体积内储存的能量低，限制了其更广泛的应用。近日，中国科学院金属研究所与英国伦敦大学学院及香港大学合作，在《自然-能源》(Nature Energy) 在线发表题为“可调层间距、高效孔利用石墨烯薄膜的电化学电容储能研究”论文，在提高电化学电容器体积能量密度方面取得新进展。

研究人员制备了不同比例的氧化石墨烯和热膨胀还原石墨烯的混合溶液，经过真空抽滤，得到片层间距可调节的复合石墨烯基薄膜。通过调控片层间距，当电极材料的孔隙尺寸与电解液的离子尺寸相匹配时，孔隙的空间利用达到了最优化，从而极大提高了体积能量密度。在此基础上，科研人员设计了全固态柔性电化学电容器，并进一步发展了智能器件，根据实际需求改变电路连接方式，实现了不同的输出效果。该研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目资助。