超级电容因充放电速度快、功率密度高等因素成为能源储存系统的研究热门。但目前的超级电容都是利用碳基材料制成,包括碳纳米管、石墨烯和活性炭,这些含碳超级电容在生产过程中需要800℃以上的高温以及刺激性强的化学物质。
美国麻省理工学院(MIT)的科学家研制出首个不含碳的超级电容,这种全新电容用一类称作金属-有机物框架(MOFs)的材料制成。MOFs具有像海绵一样的多孔性结构,表面积比碳基材料大很多,而超大表面积对超级电容性能表现非常重要。但MOFs有一个大的缺陷,它们没有超级电容要求的电子传导性。
测试表明,新超级电容充放电1万次后储能损失不到10%,在许多关键性能参数的表现上,已经相当于甚至超越了现有的碳基材料。但MOFs材料还有很大的优化潜力,其表面积经过优化后,完全能达到现有碳基材料的3倍,其储电量将达到惊人的高度。除了比碳基材料稍贵,MOFs优势明显,表面积大,生产中的温度和化学条件不再严苛。
不含碳的超级电容未来除用于电动汽车等新能源领域,还能用来生产可调节亮度的变色窗户和探测痕量化学物质的化学传感器。
如果超级电容有一天用在汽车上,充电将不再是电动车推广的瓶颈。
(《科技日报》10.12 聂翠蓉)