Solar RRL：太阳热驱动微型超级电容器低温下实现自加热

太阳能光热技术因其成本低、转换效率高而受到广泛关注。尽管该技术已成功应用于热水器、海水淡化和光热发电等领域，但仍有许多潜在应用等待开发。微型超级电容器具有充放电速率快、功率密度高、循环寿命长和易于与微电子器件集成等优点，被认为是给微电子器件供能的一类很有前景的微尺度电源。但由于低温条件下缓慢的扩散动力学限制，微型超级电容器的低温运行仍然是一个巨大的挑战。目前解决超级电容器低温问题的策略主要是调节或选择合适的电解液。尽管这些策略可以使超级电容器在低温条件下工作，但是在低温条件下这些超级电容器的电化学性能仍然让人很不满意。外部/内部加热是一种提高器件工作温度的有效方法，这种策略已成功应用于锂离子电池。然而，先前报道的工作具有需要额外能源、消耗电池容量和器件结构复杂等缺点。 因此，开发一种有效、低成本且简单的方法来设计在低温下具有优异性能的微型超级电容器是至关重要的。

近期，中科院兰州化物所阎兴斌研究员等人利用石墨烯薄膜的光热效应实现微型超级电容器在极低环境温度下的自加热，从而加速凝胶电解质中的离子迁移，最终提高微型超级电容器的低温电化学性能。在1个太阳光照下，在-50 ℃的极端环境温度下，石墨烯薄膜可以有效地将微型超级电容器的实际工作温度提高到-16.5 ℃。这种增加导致比电容增加4.5倍，倍率性能增加2.7倍，能量密度增加2.8倍而不影响循环稳定性。该研究不仅为太阳能的利用提供了一个新平台，也为低温储能器件的设计和制造开辟了一条新途径。

相关论文以“Solar-Thermal Driven Self-Heating of Micro-Supercapacitors at Low Temperatures”为题在线发表在Solar RRL（DOI: 10.1002/solr.201800223）上。

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