超级电容器具有使用安全、功率密度高、快速充放电、循环寿命长等优点,是一种很有前途的新型储能元件。然而,超级电容器要得到广泛的应用,必须要突破其能量密度低的瓶颈。提高超级电容器能量密度的途径主要有增大比电容、增大工作电压范围等。而非对称结构设计可以有效地增大超级电容器的工作电压范围,从而提高器件的能量密度。
对此,武汉光电国家实验室高义华教授带领课题组成员开展了基于聚吡洛/二氧化锰多层纳米结构复合电极的固态非对称超级电容器的研究。他们在碳布上生长出均匀的二氧化锰/聚吡洛多层纳米结构制备超级电容器正极;选用廉价的活性炭制备了负极;选用凝胶电解质,将正、负极组装成固态非对称超级电容器。测试表明,器件的面积电容达到1.41 F/cm2,能量密度达到0.63 mW h /cm2。这种固态非对称超级电容器组成的能量存储单元,成功驱动了数码管、小型马达和玩具电动车,在柔性电子器件、电动车等方面有着广泛的应用前景。
该研究成果发表在RSC期刊《Nanoscale》上。
该工作得到了973项目(No. 2011CB933300), 国家自然科学基金 (Nos. 11204093, 11074082,11374110) 和华中科技大学自主创新基金(Nos. 2012QN114, 2013TS033)的支持。
(a) 超级电容器的结构。
(b) 性能对比(对称结构VS非对称结构)。
(c,d) 成功驱动数码管、玩具车。
(责任编辑:陈智敏)