日前，內蒙古工業大學阿如罕教授課題組在《Rare Metals》期刊上發表了題為“ Mechanism research progress on transition metal compound electrode materials for supercapacitors ”的綜述文章，分析總結過渡金屬化合物用作超級電容器電極材料的研究進展。該研究得到國家自然科學基金青年科學基金項目、內蒙古自然科學基金青年基金項目的資助。

超級電容器是一種介于電解電容器和可充電電池之間的大容量電容器，是新型高性能儲能器件，由于其卓越的功率密度和超長循環特性而引起了人們的極大興趣。盡管如此，相對較低的能量密度阻礙了超級電容器在大規模商業環境中的廣泛應用。電極材料作為它的重要組成部分，直接影響著超級電容器的性能。因此，提高性能的關鍵任務在于尖端電極材料的開發及其形態和結構特性的修飾。

根據研究，在迄今為止報道的活性材料中，過渡金屬化合物因具有較高的理論容量，成為高能密度超級電容器中最有前景的電極活性材料。然而，由于導電性差、電極材料在電化學測試中容易團聚導致比表面積過小、納米材料在頻繁充放電過程中的體積膨脹/收縮以及相變等因素嚴重限制了過渡金屬化合物容量和循環穩定性，這使它在超級電容器中穩定有效地發揮出電化學性能仍然存在重大挑戰。為了解決這些問題和挑戰，該研究全面總結了過渡金屬納米材料作為超級電容器電極材料的當前進展。

首先，本研究概述了該領域的研究現狀和主要挑戰。此外，重點介紹了由過渡金屬化合物衍生的電極材料合成技術和管理策略。最后，提出合成方法以及改性策略以提高其電化學性能，簡要討論了過渡金屬化合物用作超級電容器電極材料的未來發展方向。

研究認為，當前政策的支持、市場需求的增長和技術的不斷創新，為超級電容器發展提供了良好的機遇。超級電容器性能的提升和成本的降低將使得其在電網儲能系統中用于頻率調節、負載平衡和瞬時功率支持；在交通領域通過超級電容器實現電力牽引和再生制動，有助于節省能源并保障電力系統的穩定供電；在消費電子產品中作為峰值功率輔助或瞬時備用電源，增強產品在斷電或電量低的情況下持續續航；由于其高可靠性和極端條件下的性能可用于軍事裝備和衛星通訊系統中，確保關鍵系統在惡劣環境下的正常運行；以及可用于需求快速可靠備份電源的醫療設備中。未來，超級電容器的市場將更加多樣化。

文獻鏈接:https://doi.org/10.1007/s12598-024-02808-4