MIT研發新型離子液體提高超級電容器性能 或讓超級電容器取代電池

據國外媒體報道，超級電容器是一種可以存儲和釋放能量的電子設備，它有一層電解質——一種導電材料，可以是固體、液體或介于固體和液體之間。現在，麻省理工學院(MIT)與幾家機構合作開發了一種新型液體，這種液體可能會提高這類設備的效率和穩定性，并降低可燃性。

(圖片來源:麻省理工學院)研究人員表示，這項研究可能代表了電化學儲能的新范式。幾十年前，研究人員發現了一種新材料——離子液體(本質上是液體鹽)，但研究小組在這種離子液體中添加了一種化合物，類似于用于分散泄漏石油的表面活性劑。加入這種化合物后，離子液體“具有非常新穎的性質，變得非常粘稠。”研究人員說:“很難想象這種粘稠的液體可以用來儲存能量，但我們發現，一旦溫度升高，這種液體可以儲存比許多其他電解質更多的能量。”但其實這并不十分奇怪，因為隨著溫度的升高，其他離子液體的粘度會降低，儲能能力會增強。然而，目前的情況是，雖然離子液體的粘度仍然高于其他已知的電解質，但其容量仍然隨著溫度的升高而迅速增加，最終其整體能量密度超過了許多傳統電解質，其穩定性和安全性也更高。液體的高效儲能能力來源于液體中的分子會自動排列并最終在金屬電極表面形成層狀結構。這種分子的一端有一個尾巴。排列后，頭部要么正對電極，要么遠離電極，尾部會聚集在中間形成三明治狀結構，稱為自組織納米結構。這種高度有序的結構可以防止在其他離子液體中可能出現的“過度過濾”現象。當它出現在其他離子液體中時，聚集在電極表面的第一層離子(帶電原子或分子)比表面相應的電荷含有更多的離子，導致離子分布更分散或離子層更厚，導致儲能效率低。然而，研究人員制造的液體具有特殊的結構，電荷集中在電極表面。研究人員將這種新材料稱為SAILs，即表面活性離子液體，在高溫儲能方面有很多應用，例如在石油鉆井或化工廠等高溫環境中。“我們的電解質在高溫下非常安全，性能也更好。相比之下，鋰離子電池中的一些電解質非常易燃。”研究人員表示，這種材料可以幫助提高超級電容器的性能。超級電容器可以用來儲存電能，有時作為電動汽車電池系統的補充，可以為電動汽車提供額外的動力。與傳統電解質相比，使用這種新材料的超級電容器的能量密度提高了4至5倍。與電池相比，未來的超級電容器在采用新的電解質后，可能能夠儲存更多的能量，甚至可能在電動汽車、個人電子產品或電網級儲能設施等應用中取代電池。此外，該材料還可用于各種新興的分離過程。許多新開發的分離過程需要電控制，例如捕獲二氧化碳和從廢物中回收資源，以及其他化學處理和精煉應用，而這種具有高電導率的離子液體非常適合這種應用。研究人員最初開發的材料只是SAIL化合物的一種可能性，該團隊將繼續開發不同的可能化合物，并針對特定應用優化參數。據國外媒體報道，超級電容器是一種可以存儲和釋放能量的電子設備，它有一層電解質——一種導電材料，可以是固體、液體或介于固體和液體之間。現在，麻省理工學院(MIT)與幾家機構合作開發了一種新型液體，這種液體可能會提高這類設備的效率和穩定性，并降低可燃性。

(來源:麻省理工學院)研究人員表示，這……搜索可能代表了電化學能量存儲的新范例。幾十年前，研究人員發現了一種新材料——離子液體(本質上是液體鹽)，但研究小組在這種離子液體中添加了一種化合物，類似于用于分散泄漏石油的表面活性劑。加入這種化合物后，離子液體“具有非常新穎的性質，變得非常粘稠。”研究人員說:“很難想象這種粘稠的液體可以用來儲存能量，但我們發現，一旦溫度升高，這種液體可以儲存比許多其他電解質更多的能量。”但其實這并不十分奇怪，因為隨著溫度的升高，其他離子液體的粘度會降低，儲能能力會增強。然而，目前的情況是，雖然離子液體的粘度仍然高于其他已知的電解質，但其容量仍然隨著溫度的升高而迅速增加，最終其整體能量密度超過了許多傳統電解質，其穩定性和安全性也更高。液體的高效儲能能力來源于液體中的分子會自動排列并最終在金屬電極表面形成層狀結構。這種分子的一端有一個尾巴。排列后，頭部要么正對電極，要么遠離電極，尾部會聚集在中間形成三明治狀結構，稱為自組織納米結構。這種高度有序的結構可以防止在其他離子液體中可能出現的“過度過濾”現象。當它出現在其他離子液體中時，聚集在電極表面的第一層離子(帶電原子或分子)比表面相應的電荷含有更多的離子，導致離子分布更分散或離子層更厚，導致儲能效率低。然而，研究人員制造的液體具有特殊的結構，電荷集中在電極表面。研究人員將這種新材料稱為SAILs，即表面活性離子液體，在高溫儲能方面有很多應用，例如在石油鉆井或化工廠等高溫環境中。“我們的電解質在高溫下非常安全，性能也更好。相比之下，鋰離子電池中的一些電解質非常易燃。”研究人員表示，這種材料可以幫助提高超級電容器的性能。超級電容器可以用來儲存電能，有時作為電動汽車電池系統的補充，可以為電動汽車提供額外的動力。與傳統電解質相比，使用這種新材料的超級電容器的能量密度提高了4至5倍。與電池相比，未來的超級電容器在采用新的電解質后，可能能夠儲存更多的能量，甚至可能在電動汽車、個人電子產品或電網級儲能設施等應用中取代電池。此外，該材料還可用于各種新興的分離過程。許多新開發的分離過程需要電控制，例如捕獲二氧化碳和從廢物中回收資源，以及其他化學處理和精煉應用，而這種具有高電導率的離子液體非常適合這種應用。研究人員最初開發的材料只是SAIL化合物的一種可能性，該團隊將繼續開發不同的可能化合物，并針對特定應用優化參數。

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