研究人员通过太阳能加热增强石墨烯超级电容器的储能能力

中国科学院合肥物质科学研究院王振扬教授的研究小组通过太阳能加热增强了石墨烯超级电容器的储能能力，相关研究成果发表在《材料化学杂志A》上。在低温环境下，电解质离子的扩散受阻严重制约了超级电容器的电化学性能，具有太阳-热特性的电极材料有望为解决这一问题提供新的策略。然而，开发既具有优良的太阳-热特性又具有高储能能力的电极材料仍然是一个挑战。

在这项研究中，研究人员通过激光诱导技术制备了具有三维多孔结构的石墨烯薄膜。他们通过脉冲电沉积将聚吡咯均匀地复合到石墨烯网络中。得到了石墨烯/聚吡咯复合电极，并由此构建了一种新型的太阳热增强型超级电容器。

这种超级电容器具有许多优点。当温度下降到零下30摄氏度时，在光照强度为1.0 kW m-2的太阳光照射下，通常严重退化的超级电容器的电化学性能可以迅速增强到室温水平。同时，在室温（15℃）下，在光强度为1.0 kW m-2的太阳能照射下，器件的表面温度增加了45℃。

研究小组的成员Li Nian博士解释了其中的原因。电极温度提高后，优化的孔隙结构和增加的电解质离子扩散率使储能能力提高了4.8倍（比电容和能量密度分别达到2755.2 mF cm-2和21.55 mWh cm-3）。此外，由于固体电解质得到了很好的保护，在经过10000次的充放电后，超级电容器的电容保持率仍高达85.8%。

这项工作为解决超级电容器的低温问题和开发高能量密度器件提供了一个新的解决方案。