全新超級電容問(wèn)世 儲電性能大幅提升

美國麻省理工學(xué)院(MIT)官網(wǎng)10月10日公布了該?？茖W(xué)家發(fā)表在《自然·材料學(xué)》上的最新研究成果：他們研制出首個(gè)不含碳的超級電容，性能超過(guò)碳基材料，未來(lái)除用于電動(dòng)汽車(chē)等新能源領(lǐng)域，還能用來(lái)生產(chǎn)可調節亮度的變色窗戶(hù)和探測痕量化學(xué)物質(zhì)的化學(xué)傳感器。

超級電容因充放電速度快、功率密度高等因素成為能源儲存系統的研究熱門(mén)。但目前的超級電容都是利用碳基材料制成，包括碳納米管、石墨烯和活性炭，這些含碳超級電容在生產(chǎn)過(guò)程中需要800℃以上的高溫以及刺激性強的化學(xué)物質(zhì)。“而現在我們發(fā)現了一類(lèi)不含碳的全新超級電容材料。”MIT助理化學(xué)教授米爾恰·丁卡說(shuō)。

這種全新電容用一類(lèi)稱(chēng)作金屬—有機物框架(MOFs)的材料制成。MOFs具有像海綿一樣的多孔性結構，表面積比碳基材料大很多，而超大表面積對超級電容性能表現非常重要。但MOFs有一個(gè)大的缺陷，它們沒(méi)有超級電容要求的電子傳導性。丁卡表示，雖然他們讓MOFs具有導電性被認為極其困難，但最終展現了MOFs非常好的離子傳導性能。

測試表明，新超級電容充放電1萬(wàn)次后儲能損失不到10%，在許多關(guān)鍵性能參數的表現上，已經(jīng)相當于甚至超越了現有的碳基材料。但丁卡表示，MOFs材料還有很大的優(yōu)化潛力，其表面積經(jīng)過(guò)優(yōu)化后，完全能達到現有碳基材料的3倍，其儲電量將達到驚人的高度。

除了比碳基材料稍貴外，MOFs優(yōu)勢明顯，表面積大，生產(chǎn)中的溫度和化學(xué)條件不再?lài)揽?。未?lái)除用于超級電容外，還能用于儲存天然氣、生產(chǎn)可調節亮度的窗戶(hù)以及醫用或安全性檢測的化學(xué)探測器。

如果超級電容有一天用在汽車(chē)上，充電將不再是電動(dòng)車(chē)推廣的瓶頸?？上?，完美的電容材料比電池電極材料更難研發(fā)。此次金屬和有機物的結合讓人眼前一亮?；蛟S超級電容并不那么遙遠，已在柳暗花明處。大容量?jì)δ艿膸状蠹夹g(shù)方向還在競賽，超級電容能不能先撞線(xiàn)？拭目以待。