在超级电容器的碳电极材料中，平行于电解质的高密度单壁碳纳米管电极具有较大的离子吸附表面积和较强的离子输运能力，从而可获得优异的电容性能和导电性。大尺寸和高粘度的低聚离子液体电解质对电极的表面积和导电性要求较高，鉴于碳纳米管电极−单阳离子液体超级电容器的优异性能，碳纳米管电极在低聚离子液体超级电容器中拥有良好的应用前景。然而，至今还没有任何工作对碳纳米管电极−低聚离子液体超级电容器性能及储能机理进行研究，十分有必要阐明碳纳米管电极曲率对低聚离子液体双电层储能性能的影响规律及机理，为调控孔径来获得高性能的超级电容器提供合理方案。

为了研究上述问题，华北电力大学工程热物理研究中心李丹丹同学作为第一作者，李尔超同学作为第二作者，纪翔宇同学作为第三作者，杨燕茹老师作为第四作者，王晓东教授和冯光教授共同作为通讯作者，在物理化学领域国际期刊Langmuir上发表了以电极曲率对低聚离子液体双电层性能的影响规律为主题的论文，论文题目为：“Molecular Insights into Curvature Effects on the Capacitance of Electrical Double Layers in Tricationic Ionic Liquids with Carbon Nanotube Electrodes”。该项工作主要揭示电极曲率对低聚离子液体双电层微观结构和电容的影响。微分电容与电极电压的关系是双电层微观结构的反映，也是揭示超级电容器储能机理的关键，与石墨烯电极-低聚离子液体系统及碳纳米管电极−单阳离子液体系统中C-V曲线进行了比较，揭示了不同超级电容器系统储能机理的差异。

【论文概述】

本论文对半径为0.41 nm至1.02 nm的单壁碳纳米管电极与低聚离子液体构成的超级电容器进行分子模拟研究。双电层结构的详细研究表明，电场强度和电极与反离子的相互作用都随着电极曲率的增加而减小，因此电极表面吸附的反离子的数量随曲率增加而减小，电容增加，另外，由于低聚离子液体对电极电荷的屏蔽作用更强，在较高电压下，低聚离子液体比单阳离子液体具有更高的电容。与单阳离子液体钟型的微分电容曲线不同，低聚离子液体中的微分电容与电压不存在依赖关系，这意味着低聚离子液体电解液的电容性能更加稳定。通过研究电极表面上离子的吸附特征，清晰地阐明了在所研究的电压区间，这种电容性能差异与双电层微观结构的内在关联性，揭示了低聚离子液体−碳纳米管超级电容器的储能机理。

论文得到了国家自然科学基金重点项目(No. 51936004)；国家自然科学基金创新研究群体科学基金项目(No. 51821004)的支持。

撰稿人：李丹丹