摘要：韩国研究人员创造了一种突破性的自充电能量储存设备，首次将超级电容器和太阳能电池结合在一起。这一创新利用了基于过渡金属的电极材料，显著提高了能量密度和功率密度，并展示了优异的充放电稳定性。这项先驱技术有望为可持续能源储存提供实用且高性能的解决方案。

韩国研究人员创造了一种突破性的自充电能量储存设备，首次将超级电容器和太阳能电池结合在一起。这一创新利用了基于过渡金属的电极材料，显著提高了能量密度和功率密度，并展示了优异的充放电稳定性。这项先驱技术有望为可持续能源储存提供实用且高性能的解决方案。

创新的能量储存突破

由大邱庆北科学技术院（DGIST）的高级研究员Jeongmin Kim与庆北国立大学RLRC的Damin Lee带领的团队开发了一种旨在高效储存太阳能的自充电能量储存设备。该设备通过整合基于过渡金属的电极材料大幅提升了传统超级电容器的性能。研究团队还介绍了一种新型的能量储存技术，它将超级电容器与太阳能电池相结合。

为了实现这一点，研究人员使用镍基碳酸盐和氢氧化物复合材料制造电极。通过加入锰（Mn）、钴（Co）、铜（Cu）、铁（Fe）和锌（Zn）等过渡金属离子，他们最大化了材料的导电性和稳定性。这些进步带来了能量密度、功率密度以及充放电循环稳定性的显著提升，从而推动了能量储存技术的发展边界。

破纪录的能量和功率密度成就

特别是，本研究中所达到的能量密度为35.5瓦时/千克（Wh/kg），远高于之前研究中的每单位重量能量储存量（5-20 Wh/kg）。功率密度达到了2555.6瓦/千克（W/kg），明显超过了之前的研究值（约1000 W/kg），这表明其能够快速释放更高的功率，即使是对高功率设备也能立即供电。此外，该装置在重复充放电循环中表现出极小的性能退化，证实了其长期可用性。

此外，研究团队还开发了一种将硅太阳能电池与超级电容器结合的能量储存设备，创建了一个可以实时储存并利用太阳能的系统。该系统实现了63%的能量储存效率和5.17%的整体效率，有效地证明了自充电能量储存设备商业化的潜力。

可持续能源解决方案的美好前景

DGIST纳米技术部高级研究员Jeongmin Kim表示：“这项研究是一项重大成就，因为它标志着韩国首个将超级电容器与太阳能电池相结合的自充电能量储存设备的诞生。通过使用基于过渡金属的复合材料，我们克服了能量储存设备的限制，并提出了一种可持续的能源解决方案。”庆北国立大学RLRC的研究员Damin Lee说：“我们将继续进行后续研究，以进一步提高自充电设备的效率，并增强其商业化潜力。”

注释

RLRC of Kyungpook National University: 碳中和智能能源系统的区域领先研究中心。

参考文献：《用于光电存储系统的高性能二元碳酸盐/氢氧化镍基超级电容器的设计》作者：Damin Lee, Nilanka M. Keppetipola, Dong Hwan Kim, Jong Wook Roh, Ludmila Cojocaru, Thierry Toupance 和 Jeongmin Kim，发表于2024年11月11日，《能源》杂志。

本研究得到了DGIST机构核心项目、早期职业研究员项目以及庆北国立大学碳中和智能能源系统区域领先研究中心的支持。研究成果发表在享有盛誉的《能源》杂志上（JCR排名前3.2%），并于十二月发布。

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来源：小茵科技论