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2021-07-13
超級電容器能夠提供超高的功率密度和超長的循環(huán)壽命，在輔助性應(yīng)急電源、大功率電源、新能源電動車啟停電源、能量回收系統(tǒng)及智能電網(wǎng)等方面得到廣泛應(yīng)用。然而，超級電容器相對于二次電池能量密度較低，在商用電化學(xué)儲能器件中的市場占比較低。因此，為了推進(jìn)超級電容器的發(fā)展，在提高超級電容器的能量密度的同時，需要開發(fā)具有特殊功能的超級電容器來拓展其應(yīng)用領(lǐng)域。
近日，中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所低維材料與化學(xué)儲能課題組通過合成聚陰離子/陽離子液體（圖1），與商業(yè)活性炭匹配，將二極管的單向?qū)ㄌ匦哉系骄哂锌焖俪浞烹娞匦缘某夒娙萜髦?，實現(xiàn)了具備快速離子傳導(dǎo)和有效阻斷一側(cè)偏壓功能的超級電容器二極管（圖2）。
這一新興的離子二極管有望應(yīng)用于交流電路的矯正、信號處理與信號調(diào)控、離子邏輯電路（AND、OR、NAND等）及神經(jīng)形態(tài)學(xué)計算。相關(guān)研究成果以Construction of Supercapacitor‐Based Ionic Diodes with Adjustable Bias Directions by Using Poly(ionic liquid) Electrolytes為題，發(fā)表在Advanced Materials上。
課題組致力于超級電容器離子液體基電解液的調(diào)控，在Nature Communications、Energy Storage Materials、Energy Environmental Science、Advanced Materials等上發(fā)表了相關(guān)的研究成果。
研究工作得到國家自然科學(xué)基金、大連國家潔凈能源實驗室合作基金和肇慶市科技局的支持。
圖1.聚合陰離子和聚合陽離子的結(jié)構(gòu)示意圖
圖2.雙向?qū)ǖ某夒娙萜鞫O管的性能。a、正向?qū)ǔ夒娙萜鞫O管的循環(huán)伏安曲線；b、正向?qū)ǔ夒娙萜鞫O管的整流系數(shù)II；c、正向?qū)ǔ夒娙萜鞫O管的橫流充放電曲線；d、負(fù)向?qū)ǔ夒娙萜鞫O管的循環(huán)伏安曲線；e、負(fù)向?qū)ǔ夒娙萜鞫O管的整流系數(shù)II；f、負(fù)向?qū)ǔ夒娙萜鞫O管的橫流充放電曲線
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