使用從全固態電池借來的固體電解質制成的新型耐熱高容量電容器

電容器是一種儲能裝置——由兩個電極和一個電解質組成——由于電極-電解質界面處的電荷吸附和解吸特性，它們能夠快速充電和放電。由于電容器的能量存儲不涉及化學反應，其存儲容量低于鋰離子電池，但它們可用于需要大電流重復充電的可再生能源的功率平衡、火車和電動或電動汽車的再生制動能量。混合動力汽車，以及防止雷擊導致設備故障的瞬時電壓降補償裝置。它們還有望在不久的將來用于為可穿戴設備存儲能量。

大多數電容器使用低沸點的液體電解質，只能在低于80℃的溫度下使用。使用固體無機材料作為電介質的陶瓷電容器可以在80℃以上的溫度下使用，但其存儲容量遠低于液體電解質電容器，這限制了其在電子電路中的使用。

為了增加電容器的能量存儲，需要在電極和電解質之間的界面處具有較大的接觸面積。使用固體電解質很難制造大的接觸面積;因此，長期以來，人們一直希望制造出一種具有高存儲容量、還能在高溫下工作的電容器。

大阪都立大學工學研究科的林明志教授領導的研究小組開發了一種具有高變形性的固體電解質，使其與電極具有較大的接觸面積，該電極被開發用于氧化物基于全固態電池。

在這項研究中，他們使用相同的高度可變形固體電解質和碳制造了一種復合材料，然后用它來構造體型全固態電容器的兩個電極。該電容器能夠在200-300°C的溫度下進行高電流密度和大容量充放電，創造了世界上第一個體型全固態電容器。研究人員希望他們的電容器將用于改進高溫環境的技術，由于這些技術限制，以前無法開發這種技術。

“實現這種電容器的關鍵是采用我們一直在為全固態鋰電池開發的固體氧化物電解質——它結合了出色的可變形性和鋰離子導電性——并將它們應用于電容器，”Hayashi教授解釋道。

未來，研究人員希望通過控制固體電解質與碳之間的化學反應，然后將其與鋰離子電池中使用的正極材料相結合，構建出能量密度更高的全固態混合電容器。

該研究發表在《電源雜志》上。