在2024年的尾声，韩国科研团队传来一则振奋人心的消息，他们成功研发出一款具有革命性的自充电超级电容器，为可持续能源的发展注入了新的活力。由大邱庆北科学技术院（DGIST）的高级研究员金正民和庆北国立大学区域领先研究中心（RLRC）的李大明领导的研究团队，成功打造出一种将超级电容器与太阳能电池相结合的创新型自充电储能装置。
这一装置在韩国尚属首次亮相，其采用的新型过渡金属基电极材料，显著提升了能量和功率密度，同时展现出卓越的充放电稳定性，为可持续能源存储的实际应用开辟了新的可能。 该研究团队通过使用镍基碳酸盐和氢氧化物复合材料精心制作电极，并掺入锰（Mn）、钴（Co）、铜（Cu）、铁（Fe）和锌（Zn）等过渡金属离子，成功优化了电极的导电性和稳定性。
这一系列创新举措使得该装置在能量密度、功率密度以及充放电循环的整体稳定性方面取得了突破性进展。其中，能量密度达到了35.5 Wh/kg，远超此前研究中的5 - 20 Wh/kg；功率密度为2555.6 W/kg，同样大幅领先以往的约1000 W/kg。
这意味着该装置不仅能快速释放高功率，满足高功率设备的即时能源需求，而且在反复充放电循环过程中性能衰减极小，确保了长期稳定的使用效果。 此外，研究团队还成功开发出一种将硅太阳能电池与超级电容器集成的储能系统，实现了太阳能的高效存储和实时利用。
该系统的储能效率高达63%，整体效率达到5.17%，有力证明了这种自充电储能装置的商业化潜力。 金正民研究员表示：“这项研究是一项重大成就，标志着韩国首个结合超级电容器与太阳能电池的自充电储能装置的诞生。
通过采用过渡金属基复合材料，我们克服了储能装置的诸多局限，提出了一种可持续的能源解决方案。”李大明研究员也指出：“我们将继续开展后续研究，进一步提升自充电装置的效率，加速其商业化进程。”
该研究得到了DGIST机构核心项目、早期职业研究员项目以及庆北国立大学区域领先研究中心的支持，相关成果已于12月发表在国际著名期刊《Energy》（影响因子排名位于JCR前3.2%）上。
参考资料：DOI： 10.1016/j.energy.2024.133593 《esign of high-performance binary carbonate/hydroxide Ni-based supercapacitors for photo-storage systems》
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