
近日,我院电化学储能材料与器件研究团队在化工领域权威期刊AIChE Journal上发表题为“Tailoring heterosized-ion coupled electrolytes for enhanced pore compatibility in wide-temperature supercapacitors”的研究论文(原文链接:https://aiche.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/aic.70266)。浙江科技大学为该论文的第一完成单位,化工硕士研究生樊炳辉为第一作者,青年教师张海博士与杨震宇教授为共同通讯作者。
超级电容器作为一类关键的能量存储器件,在传统介电电容器与电池之间,构建了功率与能量性能的独特桥梁,其突出的功率密度与秒级快速充放电能力已成为重要技术优势。然而,在面向电网储能及电动汽车等重要应用时,其固有的能量密度不足仍是制约规模化部署的核心瓶颈。这一挑战根源在于其储能机制依赖于电极-电解质界面上的离子物理吸附过程。因此,如何增强电解质离子在多孔电极表面的吸附密度与吸附稳定性,成为提升超级电容器整体性能的关键所在。

针对上述问题,本研究创新性地提出了异尺寸离子协同策略:通过精准匹配大小阴离子,使其在分级碳孔结构的微孔区域内形成动态适配,借助致密离子填充有效压缩自由体积。这种限域环境显著抑制了离子自由度,从而强化了电极界面的吸附稳定性。所构建的异尺寸离子-孔结构匹配体系,不仅实现了能量密度的显著提升与自放电动力学的有效抑制,更在宽温范围(-20℃至80℃)内展现出优异的电容保持性能,为极端温度条件下实现高稳定储能开辟了新的电解质设计路径。理论模拟与系统电化学测试共同证实,该策略能够有效适配商业活性炭电极孔结构,在提升能量密度与系统稳定性方面具有重要应用前景。

电化学储能材料与器件研究团队主要围绕新型电极材料、电解质及高性能储能器件开发等方面开展基础和应用研究。本研究得到了国家自然科学基金项目(22573094, 22263009)和浙江科技大学高层次人才启动项目(F701103P04)的经费支持。
近年来,学院聚焦化学工程与技术一流学科建设,不断加强学术团队建设和健全科研组织体系。此次研究成果的发表,是团队在电化学储能领域取得的又一重要进展,充分彰显了学院学科团队的学术积累与创新能力。未来,学院将继续以改革创新为动力,进一步优化基层学术组织建设,聚焦前沿方向开展有组织的科研,协同发力攻坚,为学校加快推进 “两项突破”“两大改革” 战略部署,助力学校内涵式高质量发展,提供更为坚实的科研支撑。
文:张海 复审:付阳 终审:刘赫扬