超級電容器能夠提供超高的功率密度和超長的循環壽命，在輔助性應急電源、大功率電源、新能源電動車啟停電源、能量回收系統及智能電網等方面得到廣泛應用。然而，超級電容器相對于二次電池能量密度較低，在商用電化學儲能器件中的市場占比較低。因此，為了推進超級電容器的發展，在提高超級電容器的能量密度的同時，需要開發具有特殊功能的超級電容器來拓展其應用領域。
近日，中國科學院蘭州化學物理研究所低維材料與化學儲能課題組通過合成聚陰離子/陽離子液體（圖1），與商業活性炭匹配，將二極管的單向導通特性整合到具有快速充放電特性的超級電容器中，實現了具備快速離子傳導和有效阻斷一側偏壓功能的超級電容器二極管（圖2）。
這一新興的離子二極管有望應用于交流電路的矯正、信號處理與信號調控、離子邏輯電路（AND、OR、NAND等）及神經形態學計算。相關研究成果以Construction of Supercapacitor‐Based Ionic Diodes with Adjustable Bias Directions by Using Poly(ionic liquid) Electrolytes為題，發表在Advanced Materials上。
課題組致力于超級電容器離子液體基電解液的調控，在Nature Communications、Energy Storage Materials、Energy Environmental Science、Advanced Materials等上發表了相關的研究成果。
研究工作得到國家自然科學基金、大連國家潔凈能源實驗室合作基金和肇慶市科技局的支持。
圖1.聚合陰離子和聚合陽離子的結構示意圖
圖2.雙向導通的超級電容器二極管的性能。a、正向導通超級電容器二極管的循環伏安曲線；b、正向導通超級電容器二極管的整流系數II；c、正向導通超級電容器二極管的橫流充放電曲線；d、負向導通超級電容器二極管的循環伏安曲線；e、負向導通超級電容器二極管的整流系數II；f、負向導通超級電容器二極管的橫流充放電曲線
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