超高稳定性氧化还原介体甲基蓝助力高能量密度锌离子电容器性能突破

本文创新性地将亚甲基蓝(MB)引入锌离子电容器(ZICs)电解液体系，通过界面氧化还原反应使活性炭(AC)电极容量提升至118 mA·h·g?1（提升3.8倍），组装的Zn//AC电容器能量密度达105.8 W·h·kg?1（提升3倍），同时保持超长循环稳定性（8000次循环容量保持率92%）。该研究为突破碳基材料容量瓶颈提供了新型电解液设计策略。

　　

Highlight亮点

我们通过在活性炭(AC)电极电解液中引入可溶性亚甲基蓝(MB)，利用其界面氧化还原反应将电极容量提升至118 mA·h·g^?1，较未添加MB体系提升3.8倍。AC电极在MB电解液中展现出卓越的循环稳定性，12000次循环后容量保持率达90%。

Material preparation材料制备

直接使用商业化活性炭(YP-80)和七水合硫酸锌(ZnSO₄·7H₂O)，将0.050 mol·L^?1 MB溶解于2 mol·L^?1 ZnSO₄电解液配制活性电解液。采用0.5mm厚锌箔作负极，阴离子交换膜(FAA-3-20)经24小时电解液浸泡后使用。

Results and Discussions结果与讨论

SEM显示AC颗粒呈不规则多边体结构，粒径分布为纳米至微米级。XRD和拉曼分析证实其典型无定形碳特征。氮气吸附测试显示AC具有丰富孔隙结构，比表面积达显著水平。电化学测试表明，含MB电解液的AC电极在0.5 A·g^?1电流密度下展现118 mA·h·g^?1的高容量。

Conclusion结论

MB的引入有效弥补了电容型电极与电池型电极间的容量差距，使Zn//AC电容器获得137 mA·h·g^?1的最大容量（提升3.4倍）和105.8 W·h·kg^?1的能量密度。该策略在提升能量密度的同时，维持了电容器92%@8000次的优异循环稳定性。