大阪公立大学开发新型耐热、高容量电容器

盖世汽车讯 电容器是一种储能设备,由两个电极和电解质组成,基于电极-电解质界面的电荷吸附和解吸特性,能够快速充放电。由于不涉及化学反应,其存储容量低于锂离子电池。但是,对于需要在大电流下重复充电的可再生能源功率均衡,以及电动或混合动力汽车的再生制动能量,这种设备都很有用。

大阪公立大学开发新型耐热、高容量电容器

(图片来源:大阪公立大学)

大多数电容器使用沸点较低的液体电解质,只能在80℃以下使用。以固体无机材料作为介质的陶瓷电容器,可在80℃以上的温度下使用,但存储容量远低于液体电解质电容器,使其在电子电路中的应用受限。

为了提高电容器的储能能力,电极和电解质界面需要有较大的接触面积,而使用固体电解质难以实现这一点。长期以来,人们一直希望创造一种具有高存储容量且可以在高温下运行的电容器。

据外媒报道,大阪公立大学(Osaka Metropolitan University)工程学研究生院的研究团队开发了一种可高度变形的固体电解质,可与电极产生很大的接触面积,并将其用于氧化物基全固态电池。

在研究过程中,研究人员使用同样高度可变形的固体电解质和碳制备了一种复合材料,然后用这种材料来构建块状全固态电容器的两个电极。该电容器能够在200-300°C的温度下实现高电流密度和高容量充放电,据称是全球首个块状全固态电容器。研究人员预计,这种电容器可用于改进高温环境技术,帮助突破以前的技术限制。

Hayashi教授表示:“实现这种电容器的关键是,将我们一直为全固态锂电池开发的固体氧化物电解质应用到电容器上。这种电解质结合了优异的可变形性和锂离子导电性。”

研究人员希望,未来通过控制固体电解质与碳之间的化学反应,进而将其与锂离子电池中的正极材料结合,能够构建具有更高能量密度的全固态混合电容器。

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