在过去的十年里，人们广泛采用清洁和可持续的能源，以满足日益剧增的能源需求，同时缓解温室气体排放和大气污染。在众多的能源技术中，电池、超级电容器等电化学储能装置在电动交通、便携式电子、生物医学等领域的应用引起了世界各国的广泛关注。近年来，新型多功能超级电容器将储能性能与承载等功能相结合，为下一代储能技术提供了超越传统储能技术的“一石二鸟”储能新策略。多功能超级电容器在缩小器件尺寸和体积、提高电荷存储容量、最大限度降低材料和制造成本的同时为系统带来额外功能的好处方面显示出巨大的潜力。

有鉴于此，为了阐明这一概念框架并更好地指导这一领域的未来研究，澳大利亚新南威尔士大学Zhaojun Han，Chun H. Wang对多功能超级电容器的最新进展进行了全面的综述。

文章要点

1）作者全面综述了在材料设计、器件制造和系统优化方面的多功能超级电容器最新研究进展，以实现其在机械、表面/界面、热、电子、光探测和能量采集/转换功能方面的高性能。这些多功能器件在开发下一代自供电和节能系统方面发挥着越来越重要的作用，其独特的优势是将储能与其他功能结合在一个单一的集成器件中。值得注意的是，最近也有研究报道了具有磁性调谐和产氢等其他新功能的超级电容器，该领域的重要进展无疑将扩大超级电容器的应用。例如，磁控超级电容器的构建可以实现超级电容器的磁相变，这将在许多磁电系统（如多铁性、磁电异质结构和磁离子）中发挥作用。此外，多功能超级电容器的发展也鼓励研究人员研究新旧电极材料的充电机理及其优化的结构，以提高器件的性能。

2）尽管多功能超级电容器的研究已经取得了一定进展，然而其存在的知识盲区和某些技术挑战仍有待解决，以便更好的实现多功能超级电容器的实用化。作者最后总结了面临的具体挑战和应对这些挑战的可能策略：i）器件完整性；ii）性能权衡；iii）对离子输运的认识；iv）能量密度；v）电极设计；vi）电解质结构；vii）储能转换效率；viii）性能评估标准以及安全性。

参考文献

Y. Zhou, H. Qi, J.Yang, Z. Bo, F. Huang, M. S. Islam, X. Lu, L. Dai, R. Amal, C. H. Wang and Z. Han, Two-Birds-One-Stone: Multifunctional Supercapacitors Beyond Traditional Energy Storage, Energy Environ. Sci.,2021

DOI: 10.1039/D0EE03167D

https://doi.org/10.1039/D0EE03167D