MIT研发新型离子液体提高超级电容器性能 或让超级电容器取代电池

据外媒报道，超级电容器是一种可以储存和释放能量的电子设备，带有一层电解质——一种导电材料，可以是固体、液体，也可以介于固体和液体之间。现在，美国麻省理工学院正在与多家机构合作开发一种新型液体，这种液体可以提高此类设备的效率和稳定性，同时降低可燃性。

研究人员认为，这项研究可能代表了电化学储能的一种新范式。几十年前，研究人员发现了一种新材料——离子液体，但该团队在这种离子液体中添加了一种化合物，类似于用于分散泄漏石油的表面活性剂。加入这种化合物后，离子液体“具有非常新颖的财产，变得非常粘稠。”研究人员说，“很难想象这种粘稠液体被用来储存能量，但我们发现，一旦温度升高，液体可以比许多其他电解质储存更多的能量。”然而，这并不奇怪，随着其他离子液体温度的升高，它们的粘度降低，并且它们存储能量的能力也增加。然而，目前的情况是，尽管这种离子液体的粘度仍然高于其他已知电解质的粘度，但其容量仍然随着温度的升高而迅速增加。最终，它的整体能量密度超过了许多传统电解质，其稳定性和安全性也更高。这种液体的有效储能能力来自于其内部分子的自动排列，最终在金属电极表面形成层状结构。这种分子的一端有一条尾巴，尾巴要么朝向电极，要么远离电极，尾巴在中间聚集形成三明治状结构，称为自组织纳米结构。这种高度有序的结构可以防止其他离子液体中可能出现的“过渡过滤”现象的发生。当出现在其他离子液体中时，积聚在电极表面上的第一层离子包含的离子比相应的表面电荷更多，导致离子分布更分散或离子层更厚，导致能量存储效率低。然而，研究人员制造的液体具有特殊的结构，电荷集中在电极表面。研究人员将这种新材料称为SAIL，或表面活性离子液体，在高温储能中有各种应用，例如在石油钻井或化工厂等高温环境中。我们的电解质非常安全，在高温下表现更好，而锂离子电池中的一些电解质是高度易燃的。“研究人员表示，这种材料可以帮助提高超级电容器的性能。超级电容器可以用来储存电能，有时作为电动汽车电池系统的补充，为电动汽车提供额外的电力。与传统电解质相比，使用这种新材料的超级电容器能量密度增加了4到5倍电池，未来具有新电解质的超级电容器可能能够存储更多的能量，甚至可能在电动汽车、个人电子产品或电网级储能设施等应用中取代电池。此外，这种材料也可以用于各种新兴的分离工艺。许多新开发的分离工艺需要电气控制，例如在各种化学处理和精炼应用中捕获二氧化碳和从废物中回收资源，并且这种高导电性离子液体非常适合这种应用。研究人员最初开发的材料只是SAIL化合物的一种可能性，该团队将继续开发不同的可能化合物，并优化特定应用的参数。

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