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本报天津消息(记者张熙 通讯员马超)随手捡起几片树叶就能加工成具有良好性能的电容器正极。近日，南开大学材料科学与工程学院教授周震及课题组寻找到二氧化钛/碳纳米管，同时就地取材以校园中掉落的树叶为原料制备出高效的正极材料，大大提高了钠离子电容器整体性能，相关成果发表在《先进能源材料》。
钠离子电容器作为一种新型的储能器件，其正极材料单位重量中能量存储量要远远小于负极，要想使二者具有相同储电量，就不得不制作大而厚重的正极，这一点也限制了钠离子电容器在储能领域的广泛应用。
“作为负极材料，要求其具有低电位，而正极需要具有高电位，这样组成电池或电容器的电压才能高。”周震介绍。团队就地取材，以南开大学津南校区梨树叶为原料，制备了拥有高比表面积的生物质碳材料作为吸附型正极。现有钠离子电容器多以商业活性炭为正极，与商业活性炭相比，这种以树叶制备的生物质碳材料表现出了对阴离子快速的吸脱附特性和突出的循环稳定性，能够提升存储电量和充放电速度。
周震课题组通过静电纺丝技术，引入碳纳米管，设计制备了二氧化钛和碳纳米管均匀分散于碳材料中的纳米棒，作为嵌入型负极。碳纳米管的引入有效促进了离子和电子的传输，有效提高了材料的赝电容比例，进而带来了更加突出的倍率性能。在半电池测试中，该材料表现出了优异的循环稳定性。
钠离子具有较大的离子半径，更加趋向于表面的赝电容反应。为了充分发挥这一特性，团队将上述两种材料通过合理匹配，组装成了钠离子电容器，有效解决了现有电容器存在的正负极电化学反应动力学不匹配的问题，为钠离子电容器的研究发展提供了新思路。
最后，通过实验进一步证明了该钠离子电容器拥有高的电压输出，为今后的实用化提供了可能。“秸秆、菜叶等也可用来制作电容正极，如果规模化生产，一定程度上将有利于环保事业发展。”周震介绍说。
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