在提高钠离子混合电容器（SIHC）的超低温（低于−30°C）性能中，将电池的高能量密度与超级电容器的高输出功率和长寿命相结合，对电子器件在极端环境中的应用至关重要。然而，它们的低温性能，特别是快速充电能力，受到难以脱溶和缓慢通过的固体电解质界面（SEI）以及电极内缓慢扩散的阻碍。近日，复旦大学宋云、陈敏、上海理工大学郑时有开发了一种“单溶质-单溶剂”电解质，并构建了通孔空心碳球（TH-HCS）。

本文要点：

1)通过理论计算和实验研究表明，弱溶剂化结构和高离子电导率促进了低温下Na⁺的传输，高氟化SEI促进了Na⁺的迁移，通孔中空结构缓解了钠化过程中的体积膨胀，从而确保了快速的动力学和结构稳定性。

2) 使用这种电解质的TH-HCS在1.0 A g⁻¹和−40°C下进行11000次循环后，表现出87.5 mAh g⁻¹的高比容量。通过与活性炭相结合，组装后的SIHC在25°C和−40°C下分别具有106.1和52.0 Wh kg⁻¹的能量密度，远远超过了商业储能系统在低温下的性能。

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Jiafeng Ruan et.al Enhancing the Whole Migration Kinetics of Na+ in the Anode Side for Advanced Ultralow Temperature Sodium-Ion Hybrid Capacitor Adv. Energy Mater. 2023

DOI：10.1002/aenm.202301509

https://doi.org/10.1002/aenm.202301509