报告时间：2023年4月15日10：00
报告地点：科研楼402会议室
报告人：陈奕
报告人简介：
陈奕，讲师，中北大学仪器与电子学院，研究方向：MEMS能源存储技术。
微型超级电容器具有充放电速率快、循环寿命长、功率密度高的特点，并且凭借小体积、结构可调、易于与其他电子器件集成的特点，成为关注的热点。 然而受体积的限制，微型超级电容器其储能性能的提高尤为迫切。此外，基于双电层电容的微型超级电容器依靠物理静电吸附来实现能量的存储，因而具有较长的使用寿命（循环寿命达到了106），几乎可以实现终身免维护。但较低的热力学和动力学稳定性导致了双电层电容极其严重的自放电现象。大多科研人员在追求高能量密度的同时往往忽略了这一问题，目前仅有少数的几篇文献进行了讨论及论证。因此，在提升能量密度的同时抑制自放电现象是目前微型超级电容器面临的重要挑战。
微型超级电容器由电极材料和电解质组成，提升其性能也需要从这两方面入手。根据能量密度的计算公式：E= ，能量密度的提升依赖于超级电容器的比电容和电势窗。为了提高能量密度，通常要增大电极材料的比表面积、调节孔隙大小、以及使用具有高电势窗的有机电解质等手段。针对自放电现象，可以通过设计电解质的分子结构，在不影响离子静电吸附的同时，对离子进行约束，从而达到抑制的目的。
金属有机框架(MOFs)是由金属离子中心和有机配体组成的新型多孔半导体材料。 MOFs 的比表面积远高于活性炭(~7000 m2 g-1)，是研究双电层电容器充放电过程中电解质离子吸附/解吸行为的理想研究对象。此外，离子液体具有更宽的电势窗，不易燃性和不易挥发性，在安全性和能量密度方面高于水系和有机电解质。离子液体具有灵活的可调控性，通过调控阴阳离子的组合，不仅可以解决高粘度、低电导率的问题，还可以提升电容器的储能特性。更重要的是，还可以通过离子调控，对电解质中的阴离子或阳离子进行约束，在一定程度上抑制自放电的现象。
总之，对超级电容器的电极材料和电解质进行双重优化，且将 MOFs和离子液体有机结合，能够实现高储能、低自放电的微型超级电容器器件的制备，为新型微纳储能器件的进一步发展提供一种新的方案。
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