非水系超级电容器(SCs)由于其宽工作电压，已成为便携式电子器件和新能源汽车应用的主要储能设备。

西安交通大学宽温水系超级电容器研究方面取得新进展

非水系超级电容器(SCs)由于其宽工作电压，已成为便携式电子器件和新能源汽车应用的主要储能设备。然而，由于其安全性、高经济成本和对环境不友好等缺点阻碍了其进一步发展。水系超级电容器因其电解液具有低成本、高离子电导率、安全、环保等优点，成为非水系电解液的良好替代。但水系电解液有限的电化学稳定窗口限制了它们的规模化应用。

为此，研究者通过使用盐包水电解液来减少溶剂化鞘层中的水分子，从而扩宽水系电解液的电化学稳定窗口。然而，使用这种高成本和高粘度的WIS电解液不可避免地牺牲了水系超级电容器的高功率特性和循环寿命。

因此，开发一种宽电压、低成本、高性能的水系电解液已迫在眉睫。

鉴于此，西安交通大学化学学院杜显锋教授和熊礼龙副教授团队，与西安交通大学化学学院苏亚琼研究员团队提出了一种低盐浓度(1 m Na2SO4)水系电解液，可实现3.2 V的高工作电压。这种电解液是以乙二醇作为添加剂与阳离子配位来抑制水分子在电极表面的分解。苏亚琼研究员团队借助超级计算设备，采用密度泛函理论(DFT)模型对电解质的溶剂化结构进行了理论模拟，表明EG在电极表面的吸附能力优于水分子，这一结果进一步证明，EG的添加不仅降低了电极表面的水分子含量，而且提高了电解液的电化学稳定窗口。

以此电解液组装的器件在3.2 V工作电压下，循环10,000次后库仑效率高达95%，容量保持率接近100%。得益于EG的低冰点，组装的器件在-40℃下，容量保持率仅减少5%。此外，由于EG的高沸点，即使在90℃的高温下，经过10000次循环后，容量保持率高达90%以上。

本研究为进一步扩大低浓度水系电解液的电化学稳定窗口提供策略，并有望从推动高工作电压、宽温度、低成本、高安全性的水系电解液进入实际应用的角度取代商业有机电解液。

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