在2024年的尾聲，韓國科研團隊傳來一則振奮人心的消息，他們成功研發出一款具有革命性的自充電超級電容器，為可持續能源的發展注入了新的活力。由大邱慶北科學技術院（DGIST）的高級研究員金正民和慶北國立大學區域領先研究中心（RLRC）的李大明領導的研究團隊，成功打造出一種將超級電容器與太陽能電池相結合的創新型自充電儲能裝置。
這一裝置在韓國尚屬首次亮相，其采用的新型過渡金屬基電極材料，顯著提升了能量和功率密度，同時展現出卓越的充放電穩定性，為可持續能源存儲的實際應用開辟了新的可能。該研究團隊通過使用鎳基碳酸鹽和氫氧化物復合材料精心制作電極，并摻入錳（Mn）、鈷（Co）、銅（Cu）、鐵（Fe）和鋅（Zn）等過渡金屬離子，成功優化了電極的導電性和穩定性。
這一系列創新舉措使得該裝置在能量密度、功率密度以及充放電循環的整體穩定性方面取得了突破性進展。其中，能量密度達到了35.5Wh/kg，遠超此前研究中的5-20Wh/kg；功率密度為2555.6W/kg，同樣大幅領先以往的約1000W/kg。
這意味著該裝置不僅能快速釋放高功率，滿足高功率設備的即時能源需求，而且在反復充放電循環過程中性能衰減極小，確保了長期穩定的使用效果。此外，研究團隊還成功開發出一種將硅太陽能電池與超級電容器集成的儲能系統，實現了太陽能的高效存儲和實時利用。
該系統的儲能效率高達63%，整體效率達到5.17%，有力證明了這種自充電儲能裝置的商業化潛力。金正民研究員表示：“這項研究是一項重大成就，標志著韓國首個結合超級電容器與太陽能電池的自充電儲能裝置的誕生。
通過采用過渡金屬基復合材料，我們克服了儲能裝置的諸多局限，提出了一種可持續的能源解決方案。”李大明研究員也指出：“我們將繼續開展后續研究，進一步提升自充電裝置的效率，加速其商業化進程。”
該研究得到了DGIST機構核心項目、早期職業研究員項目以及慶北國立大學區域領先研究中心的支持，相關成果已于12月發表在國際著名期刊《Energy》（影響因子排名位于JCR前3.2%）上。
參考資料：DOI： 10.1016/j.energy.2024.133593 《esign of high-performance binary carbonate/hydroxide Ni-based supercapacitors for photo-storage systems》
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