2020年10月8日
当前锂离子电池技术的主要缺点包括有限的安全性，可再循环性和可持续性，与起始材料的有限可用性（例如，钴）相结合。欧洲杯足球竞彩
萨克斯设施Saxspoint 2.0（Anton Paar GmbH）的Harald Fitzek，Christian Prehal和Qamar Abbas（从左侧）：研究人员正在为Hybrid SuperCapacitors提供新的见解。图像信用：©lunghammer-tu graz。
在为电子移动性和可再生能源存储寻找替代电化学储能系统的过程中，一种电池和电容器的特殊混合物显示出强大的潜力：它被暂时称为“混合超级电容器”
这种混合超级电容器可以像电容器一样快速充电和放电，并且可以存储几乎和标准电池一样多的能量。与后者相比，它的充电和放电速度更快，次数更多：锂离子电池的使用寿命只有几千次，而超级电容器可以处理大约一百万次的充电周期。
由碳和盐水制成的系统
这种混合超级电容器的一种特别可持续但迄今为止基本上未经研究的变体包括碳和含水碘化钠（NaI）电解液，具有负极超级电容器电极和正极电池电极。
最近，格拉茨理工大学的科学家们密切探索了超级电容器中电化学能量储存的精确性，以及碳电极的纳米孔隙中发生了什么。他们已将他们有希望的发现发表在自然传播，一本科学杂志。
我们正在详细研究的系统由纳米多孔碳电极和含水碘化钠电解液组成，换句话说就是盐水。这使得该系统特别环保、经济高效、不燃且易于回收.
Christian Prehal，研究第一作者，苏黎世ETH
普雷哈尔最近从美国化学与材料技术研究所（Institute of Chemistry and Technology of Materials）调欧洲杯足球竞彩离涂格拉茨去苏黎世。
出乎意料的更高的储能容量
该团队首次利用小角度X射线散射和拉曼光谱证明，充电时在电池电极的碳纳米孔中形成固体碘纳米颗粒，放电时再次溶解。欧洲杯猜球平台
这与前一种反应机制相反，并且非常显着。
用固体碘填充纳米孔的填充程度决定了可以将能量存储在电极中的能量。这使得碘碳电极的能量储存能力通过将所有化学能物质存放在固体碘颗粒中的所有化学能力而达到意外的高值欧洲杯猜球平台.
Christian Prehal，研究第一作者，苏黎世ETH
这种新的基本专业知识 - 如何铺平通往混合超级电容器或电池电极的方式，具有更高的能量密度，如以前和非常快速的充电和放电过程。Qamar Abbas的一些历史上，这些混合电容器诸如这些混合电容器，并在Qamar Abbas进一步分析和进一步推进，目前是在材料化学和技术技术研究所和该研究的另一个作者中的Lise Meitner FWF奖学金持有人。欧洲杯足球竞彩
有针对性的发展将使混合超级电容器能够用作静止储存电能的安全，经济，不易燃和可持续的替代品。例如，这可以是利润丰厚的选择，特别是将从居住房屋中的光伏电池获得的能量存储在居住房屋中。
电化学储能系统研究的新方法
该团队完成了与所使用的调查方法有关的另一种创新。在拉曼光谱的情况下，研究人员使用光的相互作用来了解材料的性质或结构。
电化学反应过程中发生的结构变化通过小角度X射线散射（SAXS）可见。这两种方法都是在实验室进行的Operando.-在独特设计的电化学电池的充电和放电过程中带电。
在电子显微镜研究所和Nanoanalysis（Felmim）和格拉茨科技大学的软物质应用实验室，第一次在混合超级电容器上用NaI电解质水溶液进行操作数拉曼光谱和操作数SAXS。为了进行操作数SAXS研究，我们开发了一种用于电池和电化学储能装置的专用测量电池.
Christian Prehal，研究第一作者，苏黎世ETH
研究结果揭示了这一点Operando.萨克斯是在充电和放电期间直接“活”检测超级电容器或电池的结构变化的最佳选择。因此，在电化学能量存储领域，将来可以广泛使用这种新的探索方法。
期刊参考：
预先，C.，等.（2020）纳米多孔碳持续和可逆的固体碘电沉积。自然传播.doi.org/10.1038/s41467-020-18610-6.
来源：https://www.tugraz.at/en