“分子涂层”助力实现超级电容器的惊人突破

东北大学的研究人员在追求更节能的未来过程中，成功地提高了电容器的容量、使用寿命和成本效益。该研究发表于《ACS 应用材料与界面》杂志。

电容器作为电路的一部分，能够像电池一样存储和释放能量。

例如，你的手机电池会立即为手机供电，但当电池没电时，要将其充电至 100%，绝非瞬间就能完成。

虽然这让电容器听起来似乎是更好的选择，然而它们存在一些需要克服的重大缺陷。首先，它们的容量比电池小得多，所以它们不能一次存储大量的能量。其次，它们可能相当昂贵。

近年来，超级电容器（容量和性能得到提升的电容器）已使用纳米碳材料开发出来，例如碳纳米管（CNTs），它们增加了表面积和整体容量。然而，由于纳米碳材料价格昂贵，使用这种技术进行大规模生产并不具有成本效益。

为了解决这些具体问题以提高电容器的整体性能，由 Hiroshi Yabu 教授（来自东北大学）、AZUL 能源有限公司（东北大学的一家创业公司）以及 AZUL 能源 x 东北大学生物启发 GX 共创中心所组成的研究小组成立了。

与仅使用碳相比，该团队成功地将电容器的容量提高了 2.4 倍，达到 907 F/gAC。

这种方法让分子能够在分子水平上被吸附，利用其氧化还原能力。此外，研究表明，即使在 20 A/gAC 的高负载区域，也能够进行 20,000 次充放电循环，进而能够为 LED 供电。

“这种相较于电池使用寿命的增加可能有助于减少浪费，因为同一个电容器能够多次重复使用，”Yabu 评论说。

电容器的组件毒性也比电池小得多。

在这项研究中开发的电容器电极，能够在使用常见且价格低廉的活性炭的同时，将容量提升至使用碳纳米管的超级电容器的水平，从而使其成为下一代能源设备的潜在之选。

该团队接下来的一步是让超级电容器变得更加强劲有力。