有没有遇到过这样的烦恼：充电宝放着没用，过几天电就自己跑没了？其实，不少储能设备都有这个“自放电”的毛病，超级电容器也不例外。
超级电容器是一种充电快、寿命长的储能装置，在电动车、可再生能源储存等领域非常有用。但它有个让人头疼的问题：一旦充好电放着不用，电压就会慢慢下降，就像“漏电”一样，影响了它的实际使用效果。针对这一科学问题，中国科学院山西煤炭化学研究所的苏方远研究员团队建立了联合多维电化学原位表征框架用于揭示电解质离子暂态吸附+动态扩散行为，系统开展阴、阳离子吸附行为差异对放电性能的影响研究后，最近揭开了这个谜团，最新研究成果发表在知名国际期刊上。他们发现，在某种常用的电解液中，阴离子（带负电的离子）会在未充电时“偷偷”吸附在电容器的负极表面，在充满电后，由于电场的作用阴离子又会从负极表面脱离，沿路扰乱已经排列好的阳离子，这个行为就像是悄悄打开了放水的闸门，阳离子也加速离开，从而引发快速的电压下降。
这个发现可不简单。它首次明确了超级电容器自放电的“微观真凶”——原来是阴离子在作祟。研究团队想出了一个聪明的办法：在电极表面进行“氨基化”处理，通过在多孔炭电极表面引入电负性基团以排斥阴离子，增强阳离子的吸附能力，提高亥姆霍兹层的稳定性。简单来说，就是给电极表面加上一层带负电的“防护网”，让那些喜欢乱跑的阴离子无法靠近，从而稳定了电极表面的电荷结构。
效果怎么样？经过这种处理后的超级电容器，静置500小时后，电压保留率从原来的59.35%提升到了71.57%。相比行业通常要求“静置72小时保留80%电压”的标准，这个成绩可以说是大大迈进了一步。这不仅让我们更清楚地理解了超级电容器自放电的微观机制，还提供了一种简单、通用且容易实现的界面调控策略。未来，我们或许可以看到更“耐存”的超级电容器，更好地服务于新能源存储、智能电网、电动汽车等领域，为构建低自放电、高稳定性的下一代超级电容器材料指明了发展方向。
本报记者沈佳