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中科院研發(fā)出一種高效低成本鋅離子混合超級電容器

核心提示:近日,中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院功能薄膜材料研究中心研究員唐永炳團(tuán)隊成功研發(fā)出一種新型鋅離子混合超級電容器,該工作對研

近日,中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院功能薄膜材料研究中心研究員唐永炳團(tuán)隊成功研發(fā)出一種新型鋅離子混合超級電容器,該工作對研究基于多價載流子的新型儲能器件具有重要借鑒意義。

為了緩解大量使用化石能源造成的資源短缺及環(huán)境污染問題,各個國家正在加快對太陽能、風(fēng)能、水利、潮汐能等可再生能源的利用。但可再生能源具有非常明顯的間歇特性,需開發(fā)低成本、高效的儲能技術(shù)與其相配合。目前廣泛使用的鋰離子電池是一種優(yōu)異的電化學(xué)儲能技術(shù),但鋰資源的儲量非常有限,且分布極為不均,導(dǎo)致鋰離子電池的成本高昂,且回收困難,限制了其在大規(guī)模儲能領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。開發(fā)基于低成本、易回收的新型電化學(xué)儲能器件具有重要研究價值及應(yīng)用前景。

據(jù)此,唐永炳團(tuán)隊成員王恒、王蒙等人研發(fā)出了基于+2價鋅離子為活性載流子的新型高效低成本混合超級電容器。該器件對廉價的鋅箔進(jìn)行了一體化設(shè)計,同時將其作為負(fù)極活性材料和集流體,以環(huán)保生物質(zhì)活性炭為正極,溶有鋅鹽的有機(jī)溶劑為電解液,通過鋅離子在負(fù)極的還原/氧化反應(yīng)以及陰離子在正極的吸附/脫吸附反應(yīng),實現(xiàn)電容器的可逆充放電。鋅的儲量豐富,離子為+2價,可使基于鋅離子的混合超級電容器獲得高能量密度的同時,保持低成本、易回收等優(yōu)勢。經(jīng)過系統(tǒng)優(yōu)化后,這種鋅離子混合超級電容器獲得了優(yōu)異的電化學(xué)性能:1725W/kg的功率密度下,能量密度高于52Wh/kg;并且22000次循環(huán)后,容量保持率高于91%。在可再生清潔能源領(lǐng)域的規(guī)模化儲能具有良好的應(yīng)用前景。

相關(guān)研究成果以A Novel Zinc-Ion Hybrid Supercapacitor for Long-Life and Low-Cost Energy Storage Applications為題,發(fā)表在儲能材料領(lǐng)域期刊Energy Storage Materials上。該項研究得到了國家自然科學(xué)基金、廣東省科技計劃項目、深圳市科技計劃項目等的資助。



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