SCMs|合理设计空心集成电极赋予水系超级电容器2.4 V电压窗口

水系超级电容器具有能量密度高，循环稳定性好，安全性高等优势，但低能量密度阻碍了其进一步应用。通过一种简单有效的方法得到具有高能量密度和宽电压的水系超级电容器依旧面临挑战。

近日，江西师范大学陈义旺教授等人在SCIENCE CHINA Materials发表研究论文，设计了一种三氧化二钒/碳纳米空心球(H-V₂O₃/C)电极，并将其应用于水系超级电容器。碳的引入可以提高材料的导电性和稳定性，同时空心结构有利于提高电化学活性面积，提供快速的离子传输通道。此外，这种集成电极可同时工作于正极和负极电压窗口。因此，H-V₂O₃/C集成电极在−1.1–1.3 V的电压窗口下具有708.6 F g⁻¹的比容量。

基于其多重储能机制，得到的水系对称超级电容器比传统的(非)对称超级电容器具有更高的电压窗口和能量密度。在2.4 V的宽电压下工作，当功率密度为1204.6 W kg⁻¹时具有96.8 W h kg⁻¹的高能量密度，同时具有优良的循环稳定性。

图1 (a) 正极、负极和集成电极的CV曲线。(b-f) (非)对称、集成超级电容器的电化学性能。(g) 水系对称超级电容器与传统的(非)对称超级电容器的对比。

本研究对电极材料的设计和制备具有一定的启发意义，为开发宽电压水系超级电容器开辟了一条新途径。

相关结果最近发表于Science China Materials, 2020, 10.1007/s40843-020-1608-4。

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