具有快充特性和长寿命的超级电容器，在为便携式和智能储能器件供电方面发挥着越来越重要的作用，将电容型材料和电池型材料结合在一起是提高电容器整体性能的一种有效方法。
近日，清华大学曲良体教授，北京理工大学陈南副教授报道了将硅烯设计为一种正极，用于开发具有增强的电容和超循环稳定性的锌离子混合电容器（ZHC）。
文章要点
1）研究人员通过液相剥离法合成出硅烯纳米片，其与“WIS”电解质的结合产生了高性能的硅烯ZHC，包括优异的电化学性能和长时间耐久性，以及大的电压窗口。实验结果显示，ZHC的最大面容量为14 mF cm−2，最大功率密度为9 mW cm−2，10000次循环后的电容保持率甚至达到112%，能量密度高达23 mJ cm−2，优于以往报道的硅基超级电容器。
2）研究人员通过第一性原理计算，阐明了硅烯ZHC在原子水平上可能的电荷储存机制。计算出Zn离子与单层硅环、Si-Si桥和单层硅烯中Si原子之间的结合能（Eb）分别为−1.452、−0.381和−0.726 eV，这表明Zn离子更倾向于吸附在Si-Si环的空腔上。Zn离子与硅烯之间有很强的吸附。计算的锌离子在单层和三层硅烯中扩散的势垒明显低于锂离子。因此，锌离子有助于提高硅烯电极的赝电容。
将硅烯和锌离子混合电容器之间的组合，使它们可以实现优势互补，从而将电化学能源技术推向了一个新阶段，为硅基材料的集成和实施提供了直接的指导。
参考文献
Qiang Guo, et al, 2D Silicene Nanosheets for High-Performance Zinc-Ion Hybrid Capacitor Application, ACS Nano, 2021
DOI: 10.1021/acsnano.1c06104
https://doi.org/10.1021/acsnano.1c06104
