安東帕SAXS系統(tǒng)助力超級電容器研發(fā)

與電池類似，超級電容器適用于重復儲存電能。據(jù)外媒報道，格拉茨技術大學（Tu Graz）的研究人員提出一種特別安全的可持續(xù)性超級電容器。

目前，鋰離子電池技術的主要缺點在于缺乏安全性、可持續(xù)性和可回收性，以及原材料（例如鈷）供應有限。在尋找替代電化學儲能系統(tǒng)用于電動出行和存儲可再生能源的過程中，將電池和電容器組合在一起構成的“混合超級電容器”前景頗佳。它的充放電速度與電容器一樣快，并且?guī)缀蹩梢詢Υ媾c傳統(tǒng)電池一樣多的能量。與傳統(tǒng)電池相比，它可以更快、更頻繁地充放電，鋰離子電池的使用壽命只有幾千次，而超級電容器的充電周期約為100萬次。

研究人員借助于小角度X射線散射和拉曼光譜，首次證明，充電時電池電極的碳納米孔中形成固體碘納米顆粒，這些顆粒在放電時再次溶解。Christian Prehal表示：“納米孔中固體碘的填充程度決定了電極中可以存儲多少能量。碘碳電極將所有的化學能儲存在固體碘粒子中，因此其儲能能力可以達到非常高的水平。”這項新基礎知識為開發(fā)混合超級電容器或電池電極開辟了道路，使其具有無與倫比的高能量密度和極快的充放電過程。在過去幾年中，研究人員Qamar Abbas已成功對這種混合電容器進行研究和進一步開發(fā)。

Prehal表示：“在電子顯微鏡和納米分析研究所（FELMI）和格拉茨技術大學軟物質應用實驗室，首次在具有NaI電解液的混合超級電容器上進行現(xiàn)場原位拉曼光譜和現(xiàn)場原位SAXS。為了研究現(xiàn)場原位SAXS，我們開發(fā)了一種用于電池和電化學儲能裝置的特殊測量電池。”研究結果表明，現(xiàn)場原位SAXS非常適合在納米尺度上跟蹤超級電容器或電池的結構變化，并且可以在充放電過程中直接操作。因此，這種新的研究方法在電化學儲能領域具有廣闊的應用前景。