電容器是一種儲能裝置——由兩個(gè)電極和一個(gè)電解質(zhì)組成——由于電極-電解質(zhì)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(xué)反應(yīng)，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(fù)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?；旌蟿恿ζ?，以及防止雷擊導(dǎo)致設(shè)備故障的瞬時(shí)電壓降補(bǔ)償裝置。它們還有望在不久的將來用于為可穿戴設(shè)備存儲能量。

大多數(shù)電容器使用低沸點(diǎn)的液體電解質(zhì)，只能在低于80℃的溫度下使用。使用固體無機(jī)材料作為電介質(zhì)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(yuǎn)低于液體電解質(zhì)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(zhì)之間的界面處具有較大的接觸面積。使用固體電解質(zhì)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(xué)工學(xué)研究科的林明志教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組開發(fā)了一種具有高變形性的固體電解質(zhì)，使其與電極具有較大的接觸面積，該電極被開發(fā)用于氧化物基于全固態(tài)電池。

在這項(xiàng)研究中，他們使用相同的高度可變形固體電解質(zhì)和碳制造了一種復(fù)合材料，然后用它來構(gòu)造體型全固態(tài)電容器的兩個(gè)電極。該電容器能夠在200-300°C的溫度下進(jìn)行高電流密度和大容量充放電，創(chuàng)造了世界上第一個(gè)體型全固態(tài)電容器。研究人員希望他們的電容器將用于改進(jìn)高溫環(huán)境的技術(shù)，由于這些技術(shù)限制，以前無法開發(fā)這種技術(shù)。

“實(shí)現(xiàn)這種電容器的關(guān)鍵是采用我們一直在為全固態(tài)鋰電池開發(fā)的固體氧化物電解質(zhì)——它結(jié)合了出色的可變形性和鋰離子導(dǎo)電性——并將它們應(yīng)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(zhì)與碳之間的化學(xué)反應(yīng)，然后將其與鋰離子電池中使用的正極材料相結(jié)合，構(gòu)建出能量密度更高的全固態(tài)混合電容器。

該研究發(fā)表在《電源雜志》上。