混合離子電容器能夠以靜電和電化學(xué)方式存儲電荷，它以能量和電能的形式為傳統(tǒng)電池和超級電容器搭建橋梁。“在傳統(tǒng)電池中，陰極往往限制了電池的性能，所以人們首先做的便是將常規(guī)陰極更換為超級電容器陰極，”阿爾伯塔大學(xué)的David Mitlin表示，他領(lǐng)導(dǎo)了這項研究。這些陰極可以極大地改善這些裝置的循環(huán)壽命。“離子被吸附至NIC內(nèi)的電極表面，這避免了由于離子吸附至本體上而引起的電池劣化”，Mitlin補充道。因此具有高表面積的陰極材料成為實現(xiàn)能源電力性能的關(guān)鍵，具有與其他最先進的能量儲存裝置競爭的實力。
那么，為什么用花生殼作母體呢?Mitlin說，他們?nèi)菀椎玫健r格低廉且商業(yè)用途有限，他們最終的歸宿多是垃圾填埋場。然而，花生殼并不是隨意被選擇的，是課題組認為花生殼內(nèi)外的重要結(jié)構(gòu)特征分別是理想陽極和陰極材料所需要具備的?；ㄉ鷼?nèi)部主要由高度交聯(lián)的木質(zhì)素聚合物構(gòu)成，使其適于組裝擴張石墨烯層，以嵌入鈉離子作為高效陽極。陰極是一種具有高表面積的石墨烯狀材料，由富含纖維素的異質(zhì)花生外殼合成。
當整個花生殼被用來合成兩極材料時，這個精心挑選的過程突顯了該儲能設(shè)備性能不良。然而，優(yōu)化后的系統(tǒng)在51.2A/ g的10萬次循環(huán)后，依然保持88%的容量。由此可見，它的性能足以與鋰離子電容器抗衡。
這肯定是一項不易完成的任務(wù)，鈉與鋰相比具有較大的離子半徑，將鈉應(yīng)用于這種能量儲存裝置是十分困難。然而，鈉更便宜且更易掌握。Mitlin承認，研發(fā)過程中一直存在很多困難，“很少人真正做到了，但這也是一項挑戰(zhàn)，因為現(xiàn)有可查詢的文獻十分有限。”
一些材料專家都稱贊這項工作。來自中國復(fù)旦大學(xué)的吳宇平(Yuping Wu)為這項研究中優(yōu)良的電極循環(huán)穩(wěn)定性所折服，“這些數(shù)據(jù)表明這種鈉離子電容器為實際應(yīng)用提供了可能”。橡樹嶺國家實驗室的Chengdu Liang，贊賞這個項目但也認識到需要進行更多研究，“這項研究舉例說明了使用生物材料作為能量儲存設(shè)備原料的通用性。然而，每個環(huán)境仍需要推敲，因此從實驗室到現(xiàn)實世界的應(yīng)用，還有很長的路要走。”
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