近期，我室魏湫龙副教授在高性能钠离子电容器的研究中取得重要进展，相关成果以“Scaleup Sodium-Ion Capacitor Ah-Level Pouch Cells Enable 100 C Ultrafast Charging Capabilities”为题发表在Angewandte Chemie International Edition上（DOI:10.1002/anie.202518339）。

规模化电网储能和人工智能计算中心等新兴领域的蓬勃发展对高功率、快充放的电化学储能设备提出了迫切需求。然而，当前锂离子或钠离子电池实用单体快充速率约10C，难以触及100C超高倍率，同时快充会损害循环寿命并带来热失控风险。超级电容器功率密度高、循环寿命长，但其能量密度被限制在5-10 Wh/kg。为突破能量瓶颈，研究者以氧化还原电极替换双电层电容型（EDL）电极，发展出两类混合离子电容器（HIC），但面临两大挑战：I型HIC（如商用LIC）需要复杂且昂贵的预锂/预钠化处理，且电池型负极动力学缓慢，与电容型正极不匹配，存在安全风险；II型HIC为避免在活性炭负极形成SEI，被迫在狭窄的电压窗口下工作，导致容量和能量密度都很低。因此，开发一种无需预处理、能在宽电压窗口下工作且能兼顾高能量与高功率的混合电容器是领域内亟待突破的瓶颈。

基于此，研究团队系统性研究了活性炭负极在传统碳酸酯和醚类电解液中不同的电化学双电层行为及对电化学性能的影响。通过系统的电化学动力学研究，证实了活性炭负极在醚类电解液中超快的EDL行为。将具有超快电容吸附动力学的活性炭负极与NASICON型高倍率磷酸钒钠正极匹配，成功改善了传统混合离子电容器中正负极反应动力学不匹配的问题。此外，本研究组装了1.6 Ah钠离子电容器软包，基于器件总质量可提供42 Wh/kg（电芯数据）的高能量密度，实现了100 C快充能力，10000次稳定循环等综合电化学性能。在安全方面，电池顺利通过针刺和热滥用测试，无烟无火；在69C快充快放下，电池温升极小5°C，且体积变化小。此外，该电容器技术无需任何预钠化处理，大幅降低了制造复杂度与成本，易于规模化放大。为实现兼顾高能量密度、高功率密度、长寿命、高安全的钠离子电容器的目标提出了重要发展方向。

以上研究工作在我室魏湫龙副教授、彭栋梁教授的指导下完成，2024级博士生燕泽锐为第一作者。该论文得到了国家自然科学基金（22479123，22179113）、福建省自然科学基金（2025J010006）等资助，以及表界面化学全国重点实验室的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202518339