深入理解電荷存儲機制對進一步提升超級電容器的性能至關重要.電荷儲能方式到底如何影響超級電容器的性能呢?

  首先充電機制對功率密度有影響,調控儲能機制無疑可以改善器件的功率性能.理論模擬研究表明, 疏水的空孔道比親水的充滿離子的孔道有更快的充電速率.由于離子擴散遷移能快速遷移到碳納米孔道中,異號離子吸附機制有利于快速充電,與此相反,離子交換機制則需要離子在相反的方向上遷移, 不利于提高器件的功率密度.同時不同的機制導致孔道中離子數量的變化.

  例如,異號離子吸附機制能增加碳孔道中的離子濃度,而離子在孔道中堆積越密集, 則擴散的速率越慢.除了堆積效應以外,不同離子和電極表面之間的相互作用也影響離子在孔內的傳輸過程.由此可見,不同的離子吸附、離子交換和離子脫附機制導致不同的器件功率性能,應該篩選出來適合快速充電的儲能機制.