尽管致力于提高超级电容器电容的氧化还原活性电解质的研究工作显著增加，但有关充电机制的研究仍然很少。对于诸如多孔碳之类的多孔材料来说尤其如此。尽管已经讨论了微孔材料的一些充电机制，但在介孔材料中发生的机制大多未被探索。在此，使用高浓度LiTFSI中的一种新的氧化还原介质——硫堇（Th）——作为超级电容器电解质来探索这些机制。Th的加入改变了电解质的粘度和热性能，而不影响离子电导率。电化学测量证实，Th的存在在介孔碳中赋予了额外的赝电容，但在微孔碳中没有。基于这些对比现象，通过分子动力学（MD）和密度泛函理论（DFT）模拟研究了充电机理和溶剂化结构。DFT模拟揭示了TFSI和Th之间由于其相反的电荷而具有离子缔合效应。建立了两个具有不同孔隙率的MD模型：0.9nm（微孔）和3nm（介孔）。发现Th分子不能进入微孔，而它们可以插入介孔。一旦进入介孔，Th就可以通过氢键与碳内壁相互作用，从而稳定介孔内的氧化还原分子，从而为充电过程提供氧化还原贡献。本工作通过阐明微孔系统内的确切吸附和充电机制，有助于加深对介孔材料中氧化还原活性分子活性的理解。这为设计用于超级电容器的先进氧化还原活性电解质铺平了道路。
参考文献：Yachao Zhu , Guoshen Yang , Xuhao Wan , Jie Deng , Tobias F. Burton , Siraprapha Deebansok , Dodzi Zigah , Hang Zhou , Yuzheng Guo , Olivier Fontaine，Exploring the role of redox mediator within mesoporous carbon using Thionine and LiTFSIwater-in-salt electrolytes，Energy Storage Materials 55 (2023) 808–815，https://doi.org/10.1016/j.ensm.2022.12.026