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(duì)成功研發(fā)出一種新型鋅離子混合超級(jí)電容器，該工作對(duì)研究基于多價(jià)載流子的新型儲(chǔ)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(gè)國家正在加快對(duì)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(chǔ)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(chǔ)能技術(shù)，但鋰資源的儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)能器件具有重要研究?jī)r(jià)值及應(yīng)用前景。

據(jù)此，唐永炳團(tuán)隊(duì)成員王恒、王蒙等人研發(fā)出了基于+2價(jià)鋅離子為活性載流子的新型高效低成本混合超級(jí)電容器。該器件對(duì)廉價(jià)的鋅箔進(jìn)行了一體化設(shè)計(jì)，同時(shí)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(shí)現(xiàn)電容器的可逆充放電。鋅的儲(chǔ)量豐富，離子為+2價(jià)，可使基于鋅離子的混合超級(jí)電容器獲得高能量密度的同時(shí)，保持低成本、易回收等優(yōu)勢(shì)。經(jīng)過系統(tǒng)優(yōu)化后，這種鋅離子混合超級(jí)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(chǔ)能具有良好的應(yīng)用前景。

相關(guān)研究成果以ANovelZinc-IonHybridSupercapacitorforLong-LifeandLow-CostEnergyStorageApplications為題，發(fā)表在儲(chǔ)能材料領(lǐng)域期刊EnergyStorageMaterials上。該項(xiàng)研究得到了國家自然科學(xué)基金、廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目、深圳市科技計(jì)劃項(xiàng)目等的資助。