水系超级电容器由于其出色的电容特性、高安全性和环保性而受到广泛关注。然而，水窄的电化学稳定性窗口（1.23V）降低了器件的储能能量密度，限制它们的实际应用。
针对以上问题，李磊教授团队发展了一种新的策略，即通过两性离子功能的甜菜碱调控活性炭和水系电解液的固-液界面性质，以提高器件的工作电压和电极电荷存储能力，实现器件能量密度的巨大提升。甜菜碱均匀的包覆在活性炭表面，避免水系电解液和活性炭的直接接触。一方面，甜菜碱吸附电解液中的水，形成新的氢键，破坏水的原始氢键，从而降低活性炭附近电解液中水的活性，导致器件的工作电压从1.0V大幅增加到1.4V。另一方面，甜菜碱对电解液离子的吸附能力比活性炭强，导致器件电容在1Ag-1时由21.35Fg-1大幅增加到27.73Fg-1。它们的协同作用使超级电容器的能量密度从2.97Whkg-1提高到7.55Whkg-1，增加了接近2.5倍；功率密度从4.54kW kg-1提高到6.82kWkg，增加了1.5倍。同时，器件还具有良好的循环稳定性，在1.4V和4Ag-1下循环10，000次后，电容保持率接近100%。除此之外，这种策略还极大地降低了器件的漏电流以及电压降。
上述成果以《通过甜菜碱调节电极/电解质的界面特性增强超级电容器的能量存储》（Regulating electrode/electrolyte interphase property via betaine to turbo supercapacitor energy storage）为题，于近期发表在《储能材料》(Energy Storage Materials)上。西安交通大学材料学院硕士生周笑宇为论文的第一作者，青年教师史晓薇和李磊教授为论文的共同通讯作者。西安交通大学金属材料强度全国重点实验室为论文的唯一通讯单位。该工作得到了国家自然科学基金的资助。
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