锂离子电容器（LICs）巧妙地集成了电池型负极和电容型碳正极，有望同时继承锂离子电池（LIBs）的高比能量和电化学电容器（ECs）的高比功率。然而，最先进的LIC正在接近其特定的能量极限，但距离LIBs规定的极限还很远。

近日，中山大学阎兴斌教授报道了通过将石灰石负极与三维支架活性炭（3D-SAC）正极耦合，开发了一种非质子型锂金属电容器（LMC）。

文章要点

1）采用锂金属负极，在1.5~4.3 V （vs Li/Li⁺）的高电位范围内，LMC的比电容高达280 F/g_{positive electrode}^-1，比能量为633 Wh/g_{positive electrode}^-1。

2）结合理论计算和先进的表征手段，研究人员揭示了LMC的高电容是碳正极上PF₆^-阴离子的解吸、吸附的PF₆^-阴离子与溶剂化阳离子团簇之间的交换、溶剂化阳离子团簇的吸附等多种双电层机制共同作用的结果。独特的去溶剂化和去溶剂化Li⁺相关阳离子的电化学吸附提高了LMC低电流下的比电容和比能量。这与先前报道的LIC完全不同。

这项研究为发展高能高功率电容器和电池提供了一种新的策略。

参考文献

Bao Liu ,  Jiangtao Chen ,  Bingjun Yang ,  Zifeng Lin , Chuanfang (John) Zhang ,  Zhenhua Zeng ,  Mingyang Jiao ,  Lingyang Liu ,  Yinglun Sun ,

Ruilin Hou , Xingbin Yan , An ultrahigh-energy-density lithium metal capacitor, Energy Storage Materials (2021),

DOI: 10.1016/j.ensm.2021.07.034

https://doi.org/10.1016/j.ensm.2021.07.034