向双电层电容器的电解液中加入氧化还原活性添加剂是一种提升其能量密度的有效策略。添加剂的分子结构与其电化学性能密切相关，但目前添加剂“分子结构-电化学性能”的关系还不明确。近日，国家纳米科学中心智林杰研究员和马英杰副研究员等人在Science China Materials发表研究论文，制备了一类适用于有机电解液的紫精基氧化还原添加剂，并研究了分子结构对其电化学行为的影响。研究发现，紫精分子的电化学性能与其侧链和共轭骨架密切相关：侧链影响其电子结构及其与电极孔道之间的匹配，进而影响其可逆容量；而更大的共轭骨架可以赋予紫精分子更小的带隙和更大的电子离域体系，从而提高其倍率性能和循环稳定性。结构优化的紫精分子添加剂可以使双电层电容器获得34.0 W h kg⁻¹的高能量密度和优异的循环性能。

图1 使用不同电解质的电容器的性能。

该研究成果最近发表于Science China Materials, 2020, 10.1007/s40843-020-1418-9。