深入理解电荷存储机制对进一步提升超级电容器的性能至关重要.电荷储能方式到底如何影响超级电容器的性能呢?

  首先充电机制对功率密度有影响,调控储能机制无疑可以改善器件的功率性能.理论模拟研究表明, 疏水的空孔道比亲水的充满离子的孔道有更快的充电速率.由于离子扩散迁移能快速迁移到碳纳米孔道中,异号离子吸附机制有利于快速充电,与此相反,离子交换机制则需要离子在相反的方向上迁移, 不利于提高器件的功率密度.同时不同的机制导致孔道中离子数量的变化.

  例如,异号离子吸附机制能增加碳孔道中的离子浓度,而离子在孔道中堆积越密集, 则扩散的速率越慢.除了堆积效应以外,不同离子和电极表面之间的相互作用也影响离子在孔内的传输过程.由此可见,不同的离子吸附、离子交换和离子脱附机制导致不同的器件功率性能,应该筛选出来适合快速充电的储能机制.