“分子塗層”助力實現超級電容器的驚人突破

東北大學的研究人員在追求更節能的未來過程中，成功地提高了電容器的容量、使用壽命和成本效益。該研究發表於《ACS 應用材料與界面》雜誌。

電容器作爲電路的一部分，能夠像電池一樣存儲和釋放能量。

例如，你的手機電池會立即爲手機供電，但當電池沒電時，要將其充電至 100%，絕非瞬間就能完成。

雖然這讓電容器聽起來似乎是更好的選擇，然而它們存在一些需要克服的重大缺陷。首先，它們的容量比電池小得多，所以它們不能一次存儲大量的能量。其次，它們可能相當昂貴。

近年來，超級電容器（容量和性能得到提升的電容器）已使用納米碳材料開發出來，例如碳納米管（CNTs），它們增加了表面積和整體容量。然而，由於納米碳材料價格昂貴，使用這種技術進行大規模生產並不具有成本效益。

爲了解決這些具體問題以提高電容器的整體性能，由 Hiroshi Yabu 教授（來自東北大學）、AZUL 能源有限公司（東北大學的一家創業公司）以及 AZUL 能源 x 東北大學生物啓發 GX 共創中心所組成的研究小組成立了。

與僅使用碳相比，該團隊成功地將電容器的容量提高了 2.4 倍，達到 907 F/gAC。

這種方法讓分子能夠在分子水平上被吸附，利用其氧化還原能力。此外，研究表明，即使在 20 A/gAC 的高負載區域，也能夠進行 20,000 次充放電循環，進而能夠爲 LED 供電。

“這種相較於電池使用壽命的增加可能有助於減少浪費，因爲同一個電容器能夠多次重複使用，”Yabu 評論說。

電容器的組件毒性也比電池小得多。

在這項研究中開發的電容器電極，能夠在使用常見且價格低廉的活性炭的同時，將容量提升至使用碳納米管的超級電容器的水平，從而使其成爲下一代能源設備的潛在之選。

該團隊接下來的一步是讓超級電容器變得更加強勁有力。