(圖片來(lái)源：techxplore)

目前，鋰離子電池技術(shù)的主要缺點(diǎn)在于缺乏安全性、可持續(xù)性和可回收性，以及原材料(例如鈷)供應(yīng)有限。在尋找替代電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)用于電動(dòng)出行和存儲(chǔ)可再生能源的過(guò)程中，將電池和電容器組合在一起構(gòu)成的“混合超級(jí)電容器”前景頗佳。它的充放電速度與電容器一樣快，并且?guī)缀蹩梢詢?chǔ)存與傳統(tǒng)電池一樣多的能量。與傳統(tǒng)電池相比，它可以更快、更頻繁地充放電，鋰離子電池的使用壽命只有幾千次，而超級(jí)電容器的充電周期約為100萬(wàn)次。

研究人員借助于小角度X射線散射和拉曼光譜，首次證明，充電時(shí)電池電極的碳納米孔中形成固體碘納米顆粒，這些顆粒在放電時(shí)再次溶解。Christian Prehal表示：“納米孔中固體碘的填充程度決定了電極中可以存儲(chǔ)多少能量。碘碳電極將所有的化學(xué)能儲(chǔ)存在固體碘粒子中，因此其儲(chǔ)能能力可以達(dá)到非常高的水平。”這項(xiàng)新基礎(chǔ)知識(shí)為開(kāi)發(fā)混合超級(jí)電容器或電池電極開(kāi)辟了道路，使其具有無(wú)與倫比的高能量密度和極快的充放電過(guò)程。在過(guò)去幾年中，研究人員Qamar Abbas已成功對(duì)這種混合電容器進(jìn)行研究和進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。

Prehal表示：“在電子顯微鏡和納米分析研究所(FELMI)和格拉茨技術(shù)大學(xué)軟物質(zhì)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室，首次在具有NaI電解液的混合超級(jí)電容器上進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)原位拉曼光譜和現(xiàn)場(chǎng)原位SAXS。為了研究現(xiàn)場(chǎng)原位SAXS，我們開(kāi)發(fā)了一種用于電池和電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的特殊測(cè)量電池。”研究結(jié)果表明，現(xiàn)場(chǎng)原位SAXS非常適合在納米尺度上跟蹤超級(jí)電容器或電池的結(jié)構(gòu)變化，并且可以在充放電過(guò)程中直接操作。因此，這種新的研究方法在電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

安東帕最新研發(fā)的SAXSpoint 5.0采用同步加速器探測(cè)器技術(shù)的極限 SAXS/WAXS/GISAXS/RheoSAXS 實(shí)驗(yàn)室光束線，可在緊湊型系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)最高分辨率。受益于安東帕出色的 SAXS 系統(tǒng)，該系統(tǒng)可解析高達(dá) 620 nm 的納米結(jié)構(gòu)。SAXSpoint 5.0 能夠在室溫環(huán)境和非室溫環(huán)境條件下分析幾乎所有材料，具有極大的靈活性。許多其他可選功能使 SAXSpoint 5.0 可以用于未來(lái)的微米級(jí) (USAXS) 應(yīng)用。通過(guò)功能強(qiáng)大的軟件包，可以自動(dòng)進(jìn)行操作和數(shù)據(jù)分析，輕松實(shí)現(xiàn)材料特性的無(wú)損研究。可為超級(jí)電容器提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。