图为非对称型的超级电容器，它是由外包覆氮化铁的垂直定向排列的石墨烯纳米层负极和外包覆氮化钛的垂直定向排列的石墨烯纳米层正极组成。

超级电容器充电和放电的次数可达成千上万次，但与传统电池相比，其相对较低的能量密度限制了它在能源存储方面的使用。目前，一些优秀的科研工作者研发了一种基于金属氮化物和石墨烯的非对称型超级电容器，这将有可能成为解决超级电容器能源存储问题的可行方案。

超级电容器的工作能力在很大程度上取决于其正极和负极的材料组成。我们所研究的这类超级电容器的电极必须要有高的比表面积，高的电导率和电容；另外，它的物理性能要好，可保证持久耐用，在液体或有害环境中工作时不会被降解。

传统超级电容器的正、负电极材料是相同的，而我们所研究的这种非对称型超级电容器的两极则是由不同的材料组成。最初科学家用金属氧化物作为非对称型超级电容器的电极材料，但由于金属氧化物的电导率不高并且在长时间的操作循环中不够稳定，因此寻求更好的电极材料是必要的。

金属氮化物是个不错的选择，例如氮化钛，它能够提供高的电导率和电容。但金属氮化物在潮湿的环境中易氧化，从而会影响电极的使用寿命。解决这个问题的方法之一是把金属氮化物和性质更稳定的材料结合在一起使用。

来自新加坡制造技术研究所的Hui Huang和他来自中国南阳理工大学和济南大学的同事共同制作了将金属氮化物和石墨烯片层结合在一起作为电极的非对称型超级电容器。

为了使石墨烯表面发挥出最大优势，该团队使用精细的原子层沉积法在垂直取向排列的石墨烯纳米层上生长两种不同材料的薄膜：氮化钛和氮化铁分别作为超级电容器的正极和负极；然后将正极和负极两电极材料分别加热至800℃和600℃，并使其缓慢冷却；最后在超级电容器内用能够抗氧化的固态电介质将两电极分离开。

研究者测试了这种超级电容器的性能，他们说，这种电容器能循环使用20000次，同时表现出高的电容和能量密度。Huang说：“这种改善是由于垂直定向排列的石墨烯基体具有超高比表面，与此同时原子层沉积法能够更好地利用它的比表面积。”他还说道：“在以后的研究中，我们想加大超级电容器设备的工作电压来进一步提高能量密度。”


来源：材料人网