使用从全固态电池借来的固体电解质制成的新型耐热高容量电容器

电容器是一种储能装置——由两个电极和一个电解质组成——由于电极-电解质界面处的电荷吸附和解吸特性，它们能够快速充电和放电。由于电容器的能量存储不涉及化学反应，其存储容量低于锂离子电池，但它们可用于需要大电流重复充电的可再生能源的功率平衡、火车和电动或电动汽车的再生制动能量。混合动力汽车，以及防止雷击导致设备故障的瞬时电压降补偿装置。它们还有望在不久的将来用于为可穿戴设备存储能量。

大多数电容器使用低沸点的液体电解质，只能在低于80℃的温度下使用。使用固体无机材料作为电介质的陶瓷电容器可以在80℃以上的温度下使用，但其存储容量远低于液体电解质电容器，这限制了其在电子电路中的使用。

为了增加电容器的能量存储，需要在电极和电解质之间的界面处具有较大的接触面积。使用固体电解质很难制造大的接触面积;因此，长期以来，人们一直希望制造出一种具有高存储容量、还能在高温下工作的电容器。

大阪都立大学工学研究科的林明志教授领导的研究小组开发了一种具有高变形性的固体电解质，使其与电极具有较大的接触面积，该电极被开发用于氧化物基于全固态电池。

在这项研究中，他们使用相同的高度可变形固体电解质和碳制造了一种复合材料，然后用它来构造体型全固态电容器的两个电极。该电容器能够在200-300°C的温度下进行高电流密度和大容量充放电，创造了世界上第一个体型全固态电容器。研究人员希望他们的电容器将用于改进高温环境的技术，由于这些技术限制，以前无法开发这种技术。

“实现这种电容器的关键是采用我们一直在为全固态锂电池开发的固体氧化物电解质——它结合了出色的可变形性和锂离子导电性——并将它们应用于电容器，”Hayashi教授解释道。

未来，研究人员希望通过控制固体电解质与碳之间的化学反应，然后将其与锂离子电池中使用的正极材料相结合，构建出能量密度更高的全固态混合电容器。

该研究发表在《电源杂志》上。

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