近年來，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(tǒng)的研究熱門。目前超級電容都是利用比表面積大的碳基材料制成，比如碳納米管、石墨烯以及活性炭等。如今，有科學(xué)家研制出了首個不含碳的超級電容，同時性能還超過了碳基材料。此不含碳基的電容材料優(yōu)化后，儲電潛力可能是目前碳基超級電容的3倍。
英國當(dāng)?shù)貢r間10月10日，上述研究成果在權(quán)威雜志《自然》的子刊《自然材料》(NatureMaterials)上在線發(fā)表。研究者為美國麻省理工學(xué)院(MIT)化學(xué)系的副教授MirceaDinc?等6人的團(tuán)隊。
以往的含碳的超級電容一般在生產(chǎn)過程中需要800℃以上的高溫以及刺激性強(qiáng)的化學(xué)物質(zhì)，新的不含碳超級電容則不需要。
MirceaDinc?的團(tuán)隊研制出的不含碳的超級電容，是用一種金屬—有機(jī)框架材料的(metal-organicframeworks，MOFs)Ni3(HITP)2代替此前的含碳材料。MOFs具有像海綿一樣的多孔性結(jié)構(gòu)，其表面積比碳基材料大很多，而超大表面積對于超級電容性能表現(xiàn)非常重要。因為超級電容的電容和充電—放電速率分別與表面積和電導(dǎo)率成比例，所以在超級電容中一般盡可能選用比表面積大的材料。不過，MOFs有一個大的缺陷，它們沒有超級電容要求的電子傳導(dǎo)性。MirceaDinc?表示，雖然他們認(rèn)為讓MOFs具有導(dǎo)電性被認(rèn)為極其困難，但他們最終展現(xiàn)了MOFs非常好的離子傳導(dǎo)性能。
測試表明，新超級電容充放電1萬次后儲能損失不到10%，在許多關(guān)鍵性能參數(shù)的表現(xiàn)上，已經(jīng)相當(dāng)于甚至超越了現(xiàn)有的碳基材料的超級電容。
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