铁介导构建热传导界面实现1.3V水系对称超级电容器的高能密度突破

本研究针对水系对称超级电容器因水电解副反应导致的电压窗口窄、能量密度低等问题，来自国内的研究人员通过铁催化纳米金刚石(ND)高温焊接构建具有热传导杂化界面的碳基电极材料(Fe/ND-1200)。该材料成功将工作电压提升至1.3 V，在2 A g?1下稳定循环30?000次，并通过促进界面热扩散有效抑制析氢反应，为突破水系超级电容器电压限制提供了新型界面热调控策略。

　　

水系对称超级电容器因其本征安全性和环境兼容性备受关注，但其实际应用受限于水电解副反应导致的狭窄电压窗口，制约了能量密度的提升。本研究通过铁介导的纳米金刚石（ND）高温焊接技术，设计出具有热传导杂化界面的碳基电极材料（Fe/ND-1200），成功抑制水分解副反应并将水系超级电容器工作电压拓宽至1.3 V。高温处理过程中，铁催化sp³杂化ND向sp²杂化石墨的相变，同时在ND界面形成铁碳固溶体，从而增强界面接触和热传导性能。Fe/ND-1200电极在2 A g^?1电流密度下实现30?000次循环稳定性，原位扫描电化学显微镜（SECM）和表面增强拉曼光谱（SERS）分析证实该材料能有效抑制析氢反应（HER）及水分解中间产物的生成。实验表明，热传导界面实现的快速热扩散可降低吸附位点的局部温度，进而提高水分解过电位，最终实现高电压运行。该研究为突破电压限制、提升水系超级电容器能量密度提供了创新的界面热调控方案。