全新超級電容問世 儲電性能大幅提升

本刊訊 美國麻省理工學院（MIT）官網10日公布了該?？茖W家發(fā)表在《自然材料學》上的最新研究成果：他們研制出首個不含碳的超級電容器，性能超過碳基材料，未來除用于電動汽車等新能源領域，還能用來生產可調節(jié)亮度的變色窗戶和探測痕量化學物質的化學傳感器。

超級電容因充放電速度快、功率密度高等因素成為儲能系統的研究熱門。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過程中需要800℃以上的高溫以及刺激性強的化學物質?！岸F在我們發(fā)現了一類不含碳的全新超級電容材料。”MIT助理化學教授米爾恰·丁卡說。

這種全新電容用一類稱作金屬—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有一個大的缺陷，它們沒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1萬次后儲能損失不到10%，在許多關鍵性能參數的表現上，已經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，其表面積經過優(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，生產中的溫度和化學條件不再嚴苛。未來除用于超級電容外，還能用于儲存天然氣、生產可調節(jié)亮度的窗戶以及醫(yī)用或安全性檢測的化學探測器。