在2024年的尾聲，韓國科研團隊傳來一則振奮人心的消息，他們成功研發(fā)出一款具有革命性的自充電超級電容器，為可持續(xù)能源的發(fā)展注入了新的活力。由大邱慶北科學(xué)技術(shù)院（DGIST）的高級研究員金正民和慶北國立大學(xué)區(qū)域領(lǐng)先研究中心（RLRC）的李大明領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊，成功打造出一種將超級電容器與太陽能電池相結(jié)合的創(chuàng)新型自充電儲能裝置。
這一裝置在韓國尚屬首次亮相，其采用的新型過渡金屬基電極材料，顯著提升了能量和功率密度，同時展現(xiàn)出卓越的充放電穩(wěn)定性，為可持續(xù)能源存儲的實際應(yīng)用開辟了新的可能。該研究團隊通過使用鎳基碳酸鹽和氫氧化物復(fù)合材料精心制作電極，并摻入錳（Mn）、鈷（Co）、銅（Cu）、鐵（Fe）和鋅（Zn）等過渡金屬離子，成功優(yōu)化了電極的導(dǎo)電性和穩(wěn)定性。
這一系列創(chuàng)新舉措使得該裝置在能量密度、功率密度以及充放電循環(huán)的整體穩(wěn)定性方面取得了突破性進展。其中，能量密度達到了35.5Wh/kg，遠超此前研究中的5-20Wh/kg；功率密度為2555.6W/kg，同樣大幅領(lǐng)先以往的約1000W/kg。
這意味著該裝置不僅能快速釋放高功率，滿足高功率設(shè)備的即時能源需求，而且在反復(fù)充放電循環(huán)過程中性能衰減極小，確保了長期穩(wěn)定的使用效果。此外，研究團隊還成功開發(fā)出一種將硅太陽能電池與超級電容器集成的儲能系統(tǒng)，實現(xiàn)了太陽能的高效存儲和實時利用。
該系統(tǒng)的儲能效率高達63%，整體效率達到5.17%，有力證明了這種自充電儲能裝置的商業(yè)化潛力。金正民研究員表示：“這項研究是一項重大成就，標志著韓國首個結(jié)合超級電容器與太陽能電池的自充電儲能裝置的誕生。
通過采用過渡金屬基復(fù)合材料，我們克服了儲能裝置的諸多局限，提出了一種可持續(xù)的能源解決方案�！崩畲竺餮芯繂T也指出：“我們將繼續(xù)開展后續(xù)研究，進一步提升自充電裝置的效率，加速其商業(yè)化進程�！�
該研究得到了DGIST機構(gòu)核心項目、早期職業(yè)研究員項目以及慶北國立大學(xué)區(qū)域領(lǐng)先研究中心的支持，相關(guān)成果已于12月發(fā)表在國際著名期刊《Energy》（影響因子排名位于JCR前3.2%）上。
參考資料：DOI： 10.1016/j.energy.2024.133593 《esign of high-performance binary carbonate/hydroxide Ni-based supercapacitors for photo-storage systems》
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