研究人员设计新材料储能创历史新高 超级电容储能技术迎来里程碑

在21世纪，随着能源需求的不断增长和环境保护的日益重要，各种高效、环保的能源存储技术受到了广泛关注。其中，超级电容器因其充放电速度快、循环寿命长、能量密度高等优点，在新能源汽车、可再生能源存储、电子设备等领域显示出巨大的应用潜力。然而，当前商业上可用的超级电容器材料在能量存储效率方面仍有限制，这成为制约其广泛应用的主要障碍。在这样的背景下，美国一研究团队发起了一项雄心勃勃的项目，旨在通过高科技手段突破现有技术的局限，开发出更高效的超级电容器材料。

美国橡树岭国家实验室的研究人员在机器学习的指导下，成功设计出一种创纪录的炭基超级电容材料，该材料储存的能量是当前商业材料的4倍。这项研究成果有望推动超级电容器的发展，改善再生制动系统、电力电子设备和辅助电源等领域。相关研究发表在新一期《自然·通讯》杂志上。

• 研究人员通过机器学习技术建立了一个人工神经网络模型，并对其进行训练，以开发一种理想的炭基超级电容材料。
• 他们预测，如果将炭与氧和氮进行掺杂，炭电极的最高电容将达到每克570法拉。
• 研究人员设计了一种非常多孔的掺杂炭，它提供了巨大的表面积，为界面电化学反应提供了更多的储存空间。
• 最终，他们成功合成了一种名为富氧炭框架的新材料，其电容为每克611法拉，是典型商业材料的4倍。这种材料的表面积是有记录以来最高的炭基材料之一，每克重量的表面积超过4000平方米。

这项研究的突破意义在于将炭基超级电容的储能界限推向了新的水平，创造了多孔炭的最高存储容量，被认为是一个真正的里程碑。这种新材料具有增强的物理化学和电化学性质，能够储存更多的能量，为超级电容器的应用提供了更大的潜力。