超高电位窗口（>2.0 V）的水系超级电容器

由于人类对便携式电子设备、电动汽车、智能电网等产品中的高效可再生电力储能系统的需求日益增长，电化学储能装置（EES）引起了研究者的广泛关注。在各类电化学储能装置中，超级电容器凭借着高功率密度及长循环寿命，展现出了良好的应用前景。相比于有机电解液与离子液体，水系电解液在经济、环保等方面都有着明显的优势（图1）。因此，水系超级电容器成为了新型的研究热点。然而，受限于水溶液的热力学电解，水系超级电容器通常拥有较低的电位窗口，导致其能量密度无法满足实际应用需求。近年来，随着研究者对电极与电解液材料的优化，许多文章报道了水系超级电容器取得超过2.0 V的超高电位窗口，一些甚至接近或达到了目前市场中所应用的有机超级电容器的电位窗口。

图1. 水系超级电容器的优势。

辽宁大学清洁能源化学研究院科研团队全面系统的综述了超高电位窗口(>2.0 V)的水系超级电容器的最新研究成果。该综述首先介绍了影响超级电容器电位窗口的理论机理，随后着重归纳总结了获取超高电位窗口的水系超级电容器所采用的方法策略，包括结构工程电极、金属阳离子掺杂电极、先进复合材料电极、水包盐电解液以及新型混合电解液等材料的构建。作者通过详细地讨论了不同方法提升电位窗口的理论机制，并归纳总结了以上方法的优势与不足之处。最后，该综述对超高电位窗口水系超级电容器的发展做出了展望，为探索具有稳定输出的高能量密度水系超级电容器提供了全面性的参考与启发。

该成果近期发表在Small Structures 上。

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Aqueous Supercapacitor with Ultrahigh Voltage Window Beyond 2.0 Volt

Ji-Chi Liu, Zi-Hang Huang, Tian-Yi Ma

Small Struct., 2020, DOI: 10.1002/sstr.202000020